CN102274805A - 一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，该双喉道自起动超音速旋流分离器包括旋流器、Laval喷管和扩压分离器，其中扩压分离器包括分离锥A、分离器外壳、多孔壁、分离锥B和分离锥C，多孔壁的壁面具有若干排气孔，多孔壁外壁和分离锥B内壁之间形成溢流腔。本发明在扩压器收缩段和扩压器扩张段采用多孔壁结构，起到了对扩压器喉道流通面积的气动调节作用，当上游压力有波动的时候可以实现自调节。且本发明中来自Laval喷管的超声速气流在扩压器的收缩段先压缩减速，并以稍大于声速的速度通过扩压器喉道，然后在扩压器扩张段以远低于Laval喷管马赫数的条件形成正激波，因此具有激波损失小的优点。

Description

一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法

技术领域

本发明属于气体脱可凝结物技术领域，具体涉及一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，主要应用于天然气脱可凝结物净化分离领域以及含相变的气液分离领域。

背景技术

天然气作为一种清洁、高效的能源，在世界一次能源消费市场中占据着越来越大的份额。从地下采出的天然气含有大量水蒸汽。在天然气集输过程中，水蒸汽易凝结成液态水。在一定的温度和压力条件下，天然气中的液态水还会结冰或者与烃结合生成天然气水合物，造成管线及其附属器件的堵塞，降低天然气产量和管线输送能力。此外，液态水易融解CO₂、H₂S等酸性气体，形成具有强腐蚀性的酸，从而加速管线的腐蚀。因此，天然气在进入输气管线之前，必须进行脱水工艺处理。

目前国内天然气集输系统采用的脱水技术主要有：长庆油田的三甘醇脱水系统、西南油气田的J-T阀低温系统、大庆油田的透平膨胀机脱水系统、塔里木气田的分子筛脱水及低温分离系统，这些技术不但结构复杂而且运行成本高。天然气超音速旋流脱水是一种新型的脱水技术，是天然气脱水领域的一项革命性技术。它利用天然气在超音速状态下的蒸汽冷凝现象进行天然气脱水，在热力学原理和系统构成上与传统的天然气脱水方法有显著的区别。天然气超音速脱水将膨胀机、分离器和压缩机的功能集中到一个管道中，具有结构简单紧凑，无转动部件，可靠性高，无化学处理系统，低投资和维护费用等优点。对于这一天然气处理技术的研究，国外主要有荷兰Twister BV公司和俄罗斯ENGO旗下的Translang公司。国内持续研究单位主要有北京航空航天大学、中国石油大学(华东)、北京工业大学、西安交通大学和大连理工大学等。该技术发展至今，在技术上不断取得进步。

一种低流动阻力超音速气体净化分离装置，该装置的收缩段内含一中心锥，该中心锥两端支撑分别是：入口法兰内孔上周向均布的三个支撑架和旋流器叶片，该旋流器叶片内置于喷管收缩段末端的喷管内壁和中心锥之间。通过削尖所述中心锥和法兰内孔支撑架的左端部的方式来减小气体在入口的阻力；但其旋流叶片内置于喷管收缩段高速区，在高速区起旋，流动损失大。

一种天然气超音速脱水除液净化分离撬装装置，该装置包含多个超音速分离管和一个水合物分离器，其实质在于将多个超音速分离管周向并联均布于水合物分离器筒体表面，多个超音速分离管并联可增大处理量。其超音速分离管的收缩段是按维托辛斯基曲线设计的，这是收缩喷管得到均匀一维流通常所采用的型线，但这种线型用于提高小直径喷管气流轴向的均匀度意义不大。

一种湿气再循环超音速气体净化分离装置该装置包含一个开环回路再循环部件，致力于将残存在循环气体中的液滴循环旋分出来。其虽然将含湿分离流引入旋流器入口进行循环旋流分离处理，有利于减少分离流的含气量，但是也再一次将蒸发源引入了喷管内，含湿气体中的液态相会占据喷管的流通面积影响喷管的工作状态，即引入了流动状态不稳定因素。其次，旋流器内置于喷管高速区，流动损失大。

一种锥心式超音速冷凝旋流分离器，该装置实质为带中心锥的Laval喷管，在喷管内置一中心锥，通过改变中心锥不同截面的直径来控制喷管收缩段、喉道和扩张段的流通面积，而喷管的内型面则是简单的锥角或等径旋转体。避免了小管径内壁面小锥角加工难的问题，而选择易于加工的外壁面。其次，径向叶片布置式旋流器损失较大。

一种天然气超音速脱水方法及超音速脱水装置，该装置仅在于超音速旋流脱水分离，并对含湿气体进行二次沉降分离，两次分离的“干气”汇合进入外输管线，经稳压罐一次分离和超音速旋流二次沉降分离的水和重烃进入烃回收装置，实现了重烃回收。

一种激波可控超音速气体除湿装置，该装置设计了斜激波+正激波的激波压缩区形态，致力于减小激波阻力损失和避免强激波诱导边界层分离。其喷管中心锥结束于喷管中后部，通过在喷管中心锥末端增加突起的形式设置了喷管第二喉道，将喷管分为超音速区和亚音速区，并优化缩短了喷管总长度。该专利称所涉及的激波系避免了强激波诱导边界层分离是不准确的，其仍存在边界层分离，另外双喉道管流存在起动问题，没有给出相应的解决办法。

起动问题存在于多喉道管流当中，所谓多喉道管流是指管道中存在两个或者两个以上喉部流动。双喉道管流管路中存在两个喉部，拉瓦尔喷管的喉部和扩压器喉部。假如流动为理想的等熵过程，从气源出来的高压气体经过拉瓦尔喷管加速成超声速气流，在扩压器的喉部处等熵减速到声速，在这种理想状态下管道中没有激波存在，流动损失最小。但在实际上，要实现上述无损失的等熵流动是不可能的，这是因为喷管和起源接通时，虽然喷管中的气流总压可以很快的增大，但总是一个由小到大的过程。那么喷管内经历的是一个有激波的流动过程。由于激波的出现，使气流总压下降，从而使后面管流的流通能力减小。按等熵流设计的扩压器喉道面积将不能使通过拉瓦尔喷管喉部的气体都能排出，正激波位于拉瓦尔喷管的扩张段内，激波损失很大。这就要求扩压器喉部的面积需要放大，使扩压器喉部的流通能力加大保证拉瓦尔喷管内全为超音速流动，激波存在于扩压器的扩张段内，这就完成了起动。为了减小总压损失，在起动以后，应使激波向扩压器喉部靠近。理论上，激波处于喉部时，损失最小，但实际上，在工作时是使激波保持在扩压器喉部稍下游处。这是因为激波位于扩压器喉部是不稳定的。对于喉部面积固定的扩压器，起动以后，扩压器喉部马赫数大于1，所以即使靠近喉部，仍有激波损失。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，解决了现有技术中压力损失大、超音速区域短、双喉道管流不起动等技术问题。本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器在扩压器收缩段和扩压器扩张段采用多孔壁结构，当不起动时激波位于Laval喷管内，扩压器收缩段压力高于扩压器扩张段压力，气流从扩压器收缩段多孔壁流入从扩压器扩张段流出，这样就增大了扩压器喉部的流通能力，从而达到起动，当起动以后，扩压器收缩段压力和扩压器扩张段压力相差很小，使通过多孔壁的流量减小，这又减小了实现了扩压器喉部的流通能力，使扩压器喉部处马赫数减小，总压损失减小，这就实现了双喉道管流的自起动，能够在高压力恢复的情况下保持Laval喷管内全部为超音速区域，增强系统的工作稳定性，提高其分离性能。

本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器，包括旋流器、Laval喷管和扩压分离器。

所述的旋流器包括旋流器封头、叶片、螺帽、旋流器内壳、旋流器外壳和旋流器尾锥。所述的旋流器内壳与旋流器外壳同轴，并置于旋流器内部，所述的叶片置于旋流器外壳和旋流器内壳之间，叶片的个数大于等于1；所述的旋流器外壳内壁与旋流器内壳外壁之间的间距为1～50mm，所述的旋流器尾锥与旋流器内壳同轴，通过螺帽与旋流器内壳的一端轴向连接，所述的旋流器封头与旋流器内壳同轴，并通过螺纹与旋流器内壳的另一端轴向连接。

所述的Laval喷管包括顺次轴向连接的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B，所述的Laval喷管直管A与旋流器外壳同轴轴向连接，并使旋流器尾锥的锥体位于Laval喷管直管A的内部。Laval喷管直管A内径与旋流器外壳内径相等，Laval喷管直管A的内径为1～50mmmm。所述的Laval喷管收缩管最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管收缩管收缩角0°＜β₁≤45°，最优为7°。所述的Laval喷管扩张管A最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管扩张管A扩张角0°＜β₂≤30°，最优为5°，所述的Laval喷管扩张管B最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管扩张管B扩张角0°＜β₃≤10°，最优为1°，所述的Laval喷管直管B内径为1～50mm。所述的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B顺次同轴连接。

所述的扩压分离器包括分离锥A、分离器外壳、多孔壁、分离锥B和分离锥C。所述的分离锥A、分离锥B均与分离器外壳同轴，且分离锥A、分离锥B均置于分离器外壳的内部，分离器外壳与Laval喷管直管B同轴连接。所述的分离锥A内壁是收缩的，收缩角为0°＜β₄≤5°，最优为1.8°。所述的分离锥B与分离锥A轴向连接。所述的多孔壁与分离锥B304同轴并置于分离锥B内部，并且所述多孔壁的前端与分离锥A的尾部轴向连接。所述的多孔壁为中空管壁，其内外壁面平行，多孔壁从其与分离锥A的尾部连接的前端位置开始，先以收缩角β₅收缩，然后再以扩张角β₆扩张，再以再度扩张角β₇扩张，满足β₅＝β₄，0°＜β₆≤1°最优为0.5°，0°＜β₇≤10°最优为3°，多孔壁的壁面具有若干排气孔，排气孔的孔径D小于等于2mm，相邻两个排气孔的中心间距L满足D＜L＜10D。所述的分离锥C也置于分离器外壳的内部，分离锥C的一侧端面与分离锥B、多孔壁均轴向连接，所述的分离锥C内壁是扩张的，其扩张角β₈满足β₈＝β₇。所述的分离锥A为空心锥，且其尖端形成一个分离环截面，该分离环截面置于Laval喷管直管B的出口截面，将Laval喷管直管B的出口截面分为外层截面和内层截面两部分，外层截面与分离器外壳内壁、分离锥A外壁、分离锥B外壁、分离锥C外壁之间形成分离器，使外层截面成为分离器入口端，分离器的出口端与湿气出口相连接；所述的内层截面与分离锥A内壁、多孔壁内壁、分离锥C内壁之间形成扩压器，内层截面成为扩压器入口端，扩压器出口端与输气管线相连接。所述的多孔壁外壁和分离锥B内壁之间形成溢流腔。所述的扩压器入口端截面积与分离器入口端截面积之比δ满足1/4＜δ＜4。气体经Laval喷管直管B的出口截面流入扩压分离器，经分离锥A将气体分成内层干气流和外层湿气流，外层湿气流从分离器入口端流入，经分离器出口端从湿气出口排出至湿气处理系统，内层干气流从扩压器入口端流入，经扩压器和溢流腔进入输气管线。

所述的分离器通道的壁面呈线性平行；分离器通道壁面的扩张角为5°～60°，所述扩压器通道壁面为先收缩后扩张的壁面，所述扩压器通道的收缩角为β₄，满足0°＜β₄≤5°，最优为1.8°。扩张角β₆满足0°＜β₆≤1°最优为0.5°，再度扩张角β₇满足0°＜β₇≤10°，最优为3°。

本发明提出的一种双喉道自起动超音速旋流分离器的分离方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、含湿气体经旋流器进入Laval喷管，气体随着Laval喷管收缩管半径的减小，以及Laval喷管扩张管A和喷管扩张管B的扩张，速度逐渐增大，含湿气体离心加速度逐渐增大，绝热膨胀到超声速，同时含湿气体内能减小，动能增加，形成低温低压，当温度降低至使气体过饱和时，含湿气体中的可凝结物就被冷凝出来，强大离心力使其集聚在Laval喷管的内壁和/或近壁区。

步骤二、经Laval喷管处理后的含湿气体在Laval喷管的出口处超音速，并且被分离锥A分流，内层干气体流入扩压器，在扩压器的收缩段内超音速气流减速增压，在扩压器的喉道处速度达到1马赫到1.2马赫之间，小部分气流由多孔壁排气孔进入溢流腔中，再由多孔壁的排气孔进入扩压器扩张段，气流由扩压器喉道进入扩压器扩张段进一步减速增压，最后干气进入输气管线，外层湿气流在分离器内减速增压，从湿气出口流入湿气处理系统。

本发明具有的优点在于：

1、本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，来自Laval喷管的超声速气流在扩压器的收缩段先压缩减速，并以稍大于声速的速度通过扩压器喉道，然后在扩压器扩张段以远低于Laval喷管马赫数的条件形成正激波，因此具有激波损失小的优点。

2、本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，保证Laval喷管内全部为超音速区域，这样在Laval喷管内形成低温低压的环境，有利于可凝结物得凝结分离，因此具有分离性能高的优点。

3、本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，从扩压器喉道下游向上游传播的扰动到了声速截面后就不能再进一步向上游传播，其上游管道个截面马赫数就不再随扩压器喉道下游条件的变化而改变。因此具有系统工作稳定的优点。

4、本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，在扩压器收缩段和扩压器扩张段采用多孔壁结构，起到了对扩压器喉道流通面积的气动调节作用，当上游压力有波动的时候可以实现自调节。因此系统具有自适应的优点。

附图说明

图1：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器整体结构示意图；

图2：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的旋流器结构示意图；

图3：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的旋流器的1/4剖视立体图；

图4：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的Laval喷管结构示意图。

图5：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的分离锥的1/4剖视立体图

图6：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的分离锥剖视立体图的局部放大图；

图7：本发明提出的双喉道自起动超音速旋流分离器的扩压分离器结构示意图。

图中：

1-旋流器；	2-Laval喷管；	3-扩压分离器；
			101-旋流器封头；	201-Laval喷管直管A；	301-分离锥A；
102-叶片；	202-Laval喷管收缩管；	302-分离器外壳；
			103-螺帽；	203-Laval喷管扩张管A；	303-多孔壁；
104-旋流器内壳；	204-Laval喷管扩张管B；	304-分离锥B；
			105-旋流器外壳；	205-Laval喷管直管B；	305-分离锥C；
106-旋流器尾锥；		306-分离器；
					307-扩压器；
		308-湿气出口；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1，本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器，包括旋流器1、Laval喷管2和扩压分离器3。

如图2和图3，所述的旋流器1包括旋流器封头101、叶片102、螺帽103、旋流器内壳104、旋流器外壳105和旋流器尾锥106。所述的旋流器内壳104与旋流器外壳105同轴，并置于旋流器内部，所述的叶片102置于旋流器外壳105和旋流器内壳104之间，叶片的个数大于等于1；所述的旋流器外壳105内壁与旋流器内壳104外壁之间的间距为1～50mm，所述的旋流器尾锥106与旋流器内壳104同轴，通过螺帽103与旋流器内壳104的一端轴向连接，所述的旋流器封头101与旋流器内壳104同轴，并通过螺纹与旋流器内壳104的另一端轴向连接。

如图4，所述的Laval喷管2包括顺次轴向连接的Laval喷管直管A201、Laval喷管收缩管202、Laval喷管扩张管A203、Laval喷管扩张管B204和Laval喷管直管B205，所述的Laval喷管直管A201与旋流器外壳105同轴轴向连接，并使旋流器尾锥106的锥体位于Laval喷管直管A201的内部。Laval喷管直管A201内径与旋流器外壳105内径相等，Laval喷管直管A201的内径为1～50mmmm。所述的Laval喷管收缩管202最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管收缩管202收缩角0°＜β₁≤45°，最优为7°。所述的Laval喷管扩张管A203最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管扩张管A203扩张角0°＜β₂≤30°，最优为5°，所述的Laval喷管扩张管B204最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管扩张管B204扩张角0°＜β₃≤10°，最优为1°，所述的Laval喷管直管B205内径为1～50mm。所述的Laval喷管直管A201、Laval喷管收缩管202、Laval喷管扩张管A203、Laval喷管扩张管B204和Laval喷管直管B205顺次同轴连接。

如图5、图6和图7，所述的扩压分离器包括分离锥A301、分离器外壳302、多孔壁303、分离锥B304和分离锥C305。所述的分离锥A301、分离锥B304均与分离器外壳302同轴，且分离锥A301、分离锥B304均置于分离器外壳302的内部，分离器外壳302与Laval喷管直管B205同轴连接。所述的分离锥A301内壁是收缩的，收缩角为0°＜β₄≤5°，最优为1.8°。所述的分离锥B304与分离锥A301轴向连接。所述的多孔壁303与分离锥B304同轴并置于分离锥B304内部，并且所述多孔壁303的前端与分离锥A301的尾部轴向连接。所述的多孔壁303为中空管壁，其内外壁面平行，多孔壁303从其与分离锥A301的尾部连接的前端位置开始，先以收缩角β₅收缩，然后再以扩张角β₆扩张，再以再度扩张角β₇扩张，满足β₅＝β₄，0°＜β₆≤1°最优为0.5°，0°＜β₇≤10°最优为3°，多孔壁303的壁面具有若干排气孔，排气孔的孔径D小于等于2mm，相邻两个排气孔的中心间距L满足D＜L＜10D。所述的分离锥C305也置于分离器外壳302的内部，分离锥C305的一侧端面与分离锥B304、多孔壁303均轴向连接，所述的分离锥C305内壁是扩张的，其扩张角β₈满足β₈＝β₇。所述的分离锥A301为空心锥，且其尖端形成一个分离环截面，该分离环截面置于Laval喷管直管B205的出口截面，将Laval喷管直管B205的出口截面分为外层截面和内层截面两部分，外层截面与分离器外壳302内壁、分离锥A301外壁、分离锥B304外壁、分离锥C305外壁之间形成分离器306，使外层截面成为分离器306入口端，分离器306的出口端与湿气出口308相连接；所述的内层截面与分离锥A301内壁、多孔壁303内壁、分离锥C305内壁之间形成扩压器307，内层截面成为扩压器307入口端，扩压器307出口端与输气管线相连接。所述的多孔壁303外壁和分离锥B304内壁之间形成溢流腔。所述的扩压器307入口端截面积与分离器307入口端截面积之比δ满足1/4＜δ＜4。气体经Laval喷管直管B205的出口截面流入扩压分离器3，经分离锥A301将气体分成内层干气流和外层湿气流，外层湿气流从分离器306入口端流入，经分离器306出口端从湿气出口308排出至湿气处理系统，内层干气流从扩压器307入口端流入，经扩压器307和溢流腔进入输气管线。

所述的分离器306通道的壁面呈线性平行；分离器306通道壁面的扩张角为5°～60°，所述扩压器307通道壁面为先收缩后扩张的壁面，所述扩压器307通道的收缩角为β₄，满足0°＜β₄≤5°，最优为1.8°。扩张角β₆满足0°＜β₆≤1°最优为0.5°，再度扩张角β₇满足0°＜β₇≤10°，最优为3°。

本发明提出的一种双喉道自起动超音速旋流分离器的分离方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、含湿气体经旋流器1进入Laval喷管2，气体随着Laval喷管收缩管202半径的减小，以及Laval喷管扩张管A203和喷管扩张管B204的扩张，速度逐渐增大，含湿气体离心加速度逐渐增大，绝热膨胀到超声速，同时含湿气体内能减小，动能增加，形成低温低压，当温度降低至使气体过饱和时，含湿气体中的可凝结物就被冷凝出来，强大离心力使其集聚在Laval喷管2的内壁和/或近壁区。

步骤二、经Laval喷管2处理后的含湿气体在Laval喷管2的出口处超音速，并且被分离锥A301分流，内层干气体流入扩压器307，在扩压器307的收缩段内超音速气流减速增压，在扩压器307的喉道处速度达到1马赫到1.2马赫之间，小部分气流由多孔壁303排气孔进入溢流腔中，再由多孔壁303的排气孔进入扩压器307扩张段，气流由扩压器307喉道进入扩压器307扩张段进一步减速增压，最后干气进入输气管线，外层湿气流在分离器306内减速增压，从湿气出口308流入湿气处理系统。

经以上步骤脱水、脱重烃处理后的气体达到了降低露点和分离重烃的目的。

Claims (10)

1.一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：包括旋流器、Laval喷管和扩压分离器；

所述的旋流器包括旋流器封头、叶片、螺帽、旋流器内壳、旋流器外壳和旋流器尾锥；所述的旋流器内壳与旋流器外壳同轴，并置于旋流器内部；叶片置于旋流器外壳和旋流器内壳之间；旋流器尾锥与旋流器内壳同轴，通过螺帽与旋流器内壳的一端轴向连接，旋流器封头与旋流器内壳同轴，并通过螺纹与旋流器内壳的另一端轴向连接；

所述的Laval喷管包括顺次轴向连接的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B；所述的Laval喷管直管A与旋流器外壳同轴轴向连接，并使旋流器尾锥的锥体位于Laval喷管直管A的内部；所述的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B顺次同轴连接；

所述的扩压分离器包括分离锥A、分离器外壳、多孔壁、分离锥B和分离锥C；所述的分离锥A、分离锥B均与分离器外壳同轴，且分离锥A、分离锥B均置于分离器外壳的内部，分离器外壳与Laval喷管直管B同轴连接；所述的分离锥A内壁是收缩的，收缩角为β₄；所述的分离锥B与分离锥A轴向连接，所述的多孔壁与分离锥B304同轴并置于分离锥B内部，并且所述多孔壁的前端与分离锥A的尾部轴向连接，所述的多孔壁为中空管壁，其内外壁面平行，多孔壁从其与分离锥A的尾部连接的前端位置开始，先以收缩角β₅收缩，然后再以扩张角β₆扩张，再以再度扩张角β₇扩张，多孔壁的壁面具有若干排气孔，所述的分离锥C也置于分离器外壳的内部，分离锥C的一侧端面与分离锥B、多孔壁均轴向连接，所述的分离锥C内壁是扩张的，分离锥C的扩张角为β₈；所述的分离锥A为空心锥，且其尖端形成一个分离环截面，该分离环截面置于Laval喷管直管B的出口截面，将Laval喷管直管B的出口截面分为外层截面和内层截面两部分，外层截面与分离器外壳内壁、分离锥A外壁、分离锥B外壁、分离锥C外壁之间形成分离器，使外层截面成为分离器入口端，分离器的出口端与湿气出口相连接；所述的内层截面与分离锥A内壁、多孔壁内壁、分离锥C内壁之间形成扩压器，内层截面成为扩压器入口端，扩压器出口端与输气管线相连接；所述的多孔壁外壁和分离锥B内壁之间形成溢流腔；气体经Laval喷管直管B的出口截面流入扩压分离器，经分离锥A将气体分成内层干气流和外层湿气流，外层湿气流从分离器入口端流入，经分离器出口端从湿气出口排出至湿气处理系统，内层干气流从扩压器入口端流入，经扩压器和溢流腔进入输气管线。

2.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的旋流器外壳内壁与旋流器内壳外壁之间的间距为1～50mm。

3.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的Laval喷管直管A的内径为1～50mmmm，Laval喷管直管A内径与旋流器外壳内径相等；所述的Laval喷管直管B内径为1～50mm。

4.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的Laval喷管收缩管的最小内径为1～50mm，Laval喷管收缩管的收缩角β₁满足0°＜β₁≤45°。

5.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的Laval喷管扩张管A的最小内径为1～50mm，Laval喷管扩张管A的扩张角β₂满足0°＜β₂≤30°；所述的Laval喷管扩张管B的最小内径为1～50mm，所述的Laval喷管扩张管B的扩张角β₃满足0°＜β₃≤10°。

6.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：分离锥A的收缩角β₄满足0°＜β₄≤5°；分离锥C的扩张角β₈满足β₈＝β₇。

7.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的多孔壁的收缩角β₅满足β₅＝β₄，扩张角β₆满足0°＜β₆≤1°，再度扩张角β₇满足0°＜β₇≤10°。

8.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的排气孔的孔径D小于等于2mm，相邻两个排气孔的中心间距L满足D＜L＜10D。

9.根据权利要求1所述的一种双喉道自起动超音速旋流分离器，其特征在于：所述的扩压器入口端截面积与分离器入口端截面积之比δ满足1/4＜δ＜4。

10.一种双喉道自起动超音速旋流分离器的分离方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一、含湿气体经旋流器进入Laval喷管，气体随着Laval喷管收缩管半径的减小，以及Laval喷管扩张管A和喷管扩张管B的扩张，速度逐渐增大，含湿气体离心加速度逐渐增大，绝热膨胀到超声速，同时含湿气体内能减小，动能增加，形成低温低压，当温度降低至使气体过饱和时，含湿气体中的可凝结物就被冷凝出来，强大离心力使其集聚在Laval喷管的内壁和/或近壁区；

步骤二、经Laval喷管处理后的含湿气体在Laval喷管的出口处超音速，并且被分离锥A分流，内层干气体流入扩压器，在扩压器的收缩段内超音速气流减速增压，在扩压器的喉道处速度达到1马赫到1.2马赫之间，小部分气流由多孔壁排气孔进入溢流腔中，再由多孔壁的排气孔进入扩压器扩张段，气流由扩压器喉道进入扩压器扩张段进一步减速增压，最后干气进入输气管线，外层湿气流在分离器内减速增压，从湿气出口流入湿气处理系统。

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