题目：涡流管内部凝结规律及其应用研究

涡流管已经在天然气行业中得到了应用，利用涡流管能量分离效应所获取的热量，可以对节流装置进行加热，避免节流后水合物的生成的问题。但是，涡流管技术主要在低压和小压降的条件下应用，在井口的应用还属于空白。井口应用的涡流管具有较大的降压能力，同时可通过自身能量的调节来避免降压出现的冻堵问题，从而不需要外部能源进行加热。

本文对高压力情况下的涡流管进行了数值模拟，研究了涡流管内部压力损失的机理，并探究了大压降涡流管的设计方法；对涡流管进行了实验研究，掌握了涡流管的工作特性以及涡流管内部水蒸气凝结的规律；提出了不冻堵涡流管设计方案并进行了实验验证。

研究结果表明：摩擦和激波是造成涡流管内部压力损失的主要因素，压比越大，涡流管内部的压力损失越大，增大涡流室和热端管直径可有效的提高涡流管的压力损失；随着冷流率的增大，涡流管的热端温升和冷端温降先增大后减小，冷流率为0.46时，冷端温降出现最大值，冷流率为0.76时，热端温升出现最大值；入口压力越大，涡流管的冷热分离性能越好；出口反压越小，涡流管冷热分离性能越好；随着冷端孔板面积比的增大，涡流管总温差和冷端温降越大，涡流管的冷热分离性能越好；随着涡流管轴向宽度的增大，涡流管入口的流量也越大，分离性能越差；在任何的冷流率下，涡流管的喷嘴出口和涡流室中均为出现结霜的现象；随着冷流率的变化，冷端管中会出现不同程度的凝结冻堵问题；带有多孔壁注气的自加热涡流管方案能够有效的解决涡流管内部的凝结问题。