涡流管是一种静止式冷热分离装置，它的结构比较简单，运行稳定、可靠，后期维护便捷，可以用于天然气脱水脱烃处理过程。　　但是目前，在这个脱水脱烃的应用过程中，由于涡流管外层气流温度较高，会引起已经凝结的液滴重新蒸发，影响天然气可凝组分的分离效果。　　为了使这些已经凝结的液滴在重新蒸发前尽快脱离出去，提高涡流管的分离性能，本文设计一套带有排液结构的涡流管装置。由于排液结构的存在改变了涡流管内壁面的连续性，因此先采用数值模拟的方法对带排液结构的涡流管的冷热分离性能进行研究。结果发现随着冷流率的增加，冷热两端温差与制热效应均呈上升趋势，而制冷效应则逐渐减小，温度效率与制冷效率则均存在极大值；排液结构的存在对涡流管的各项特性影响较小，不会对涡流管的性能产生破坏性影响。　　搭建单相涡流管实验平台，以实验的方法研究增设的排液结构及相对应的分离回收单元对涡流管冷热分离性能的影响，结果发现：在实验所进行的冷流率范围内，制热效应随着冷流率的逐步增加而逐渐增大，而制冷效应存在极大值；排液结构和分离回收单元的存在对涡流管的温度效率等评价指标只有很小的影响。并在此基础上进一步研究了操作参数和结构参数对涡流管的影响。结果发现涡流管的长径比达到一定的数值后，各项性能参数提高的幅度减小；在热端管形式和喷嘴流道形式的对比实验中，发现锥形管和阿基米德螺旋线型流道喷嘴更有利于冷热分离。　　在单相实验平台的基础上，搭建两相涡流管实验平台，研究带排液结构涡流管对含湿气体的分离性能。结果发现在实验中采用不同的实验介质得到的脱除率不同，在相同的液体质量流率下，采用水为介质得到的脱除率高于乙醇溶液。在实验所设计的尺寸范围内，排液口位置和排液间隙对带排液结构的涡流管的脱除率影响较小，可凝组分浓度对脱除率的影响较大。随着热端出口压力的升高，脱除率随液体质量流量的变化曲线呈逐渐升高趋势。随着液体质量流量的增加，脱除率明显增大，可达70%。因此，排液结构的存在有利于涡流管对含湿气体的分离。