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三甘醇溶剂吸收法被广泛应用于天然气脱水领域,但由于整体天然气脱水撬装系统体积庞大,很难灵活适应于海上天然气开采平台。有鉴于此,以获得紧凑性天然气脱水系统为目的的过程强化设备逐渐成为该领域的研究方向。本文针对应用于天然气脱水系统中的管式接触吸收器,以增大气液两相接触比表面积为设计思路,结合运动气流中液体射流破碎现象,在实验室条件下开展管式空间内气液射流雾化混合机理和特性研究。论文以实验研究为主,采用高速摄像仪可视化研究运动气流中液体射流破碎形态学特征,利用相位多普勒动态粒子分析仪(PDA)对射流雾化特性进行研究。为了获得液体射流破碎穿透轨迹,提出基于MATLAB的射流穿透轨迹图像处理方法。对于PDA测量得到的液滴粒径信息,为了避免少量大液滴粒径对整体索特尔平均特征粒径(SMD)的影响,采用合理的累计百分比阈值来过滤少量大液滴粒径。有限等截面空间中液体射流柱经历弯曲、变形及破碎过程,从在射流柱初次破碎成大液块,大液块再二次破碎成微细液滴的过程。根据实验获得基于气体韦伯数(Weg)和液体韦伯数(Wej)的液体射流破碎经验模式图可知,液体射流破碎存在鼓包破碎、拱形破碎和袋式破碎三种典型的破碎模式,并且液体射流破碎模式对Weg的变化更为敏感。不同破碎模式之间具有明显的过渡边界。存在一个气体韦伯数转折点(Wegc),沿射流方向上液滴粒径会随气体韦伯数的增加从oblique-Ⅰ-type型向C-type型转变,所得到的雾化液滴速度同气体韦伯数是正相关。立足于获得更微细液滴,提出变截面流道结构。结合数值模拟,对于变截面流道结构单因素结构参数筛选可知,菱形内部锥块结构、较短等径段长度和较小扩张角有助于液体射流破碎,提高液体有效雾化量。在不同气体韦伯数下,液体射流破碎处于袋式破碎以及剧烈袋式破碎模式,破碎程度剧烈,产生更小的液滴分布于运动气流中。在基于变截面流道结构实验基础上,提出可应用于天然气脱水的管式气液接触吸收器。在实验室条件下,管式气液接触吸收器测得的稳定雾化场SMD特征粒径在20μm左右,并且有效雾化量增加,沿射流方向上分布均匀,对于下一步研究具有重要意义。本文针对应用于天然气脱水工艺的管式气液接触吸收器,实验探究内部气液雾化混合机理,取得了一部分研究成果,为进一步明确管式气液接触吸收器设计原理和雾化机理提供了良好的基础。