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天然气超音速脱水装置集低温功能和分离功能于一体，使整个分离过程在一个密闭紧凑的装置内进行。装置设备简单，可靠，密闭无泄漏，没有任何旋转部件，无需化学药剂。论文介绍了超音速旋流分离器的结构组成及其工作原理。对分离介质在各部件内的流动状态进行描述，通过对气体在喷管中的流动规律进行研究，建立喷管截面积变化与气体流速变化的关系，分析截面积变化对其内部流场分布的影响，建立喷管壁面曲线方程，提出超音速旋流分离器的设计方法。论文进行了超音速脱水装置的室内试验及现场试验，试验表明此装置用于天然气脱水性能可靠，能脱出大量水和轻烃，在38bar压力下能使天然气露点降低20℃以上，抑制了集输过程中水合物的生成。试验验证了设计思路方法的正确性，为超音速旋流分离器的结构设计提供了依据。论文研究成果为超音速旋流分离器的设计、制造、工业推广奠定了基础。