含杂质co_2不同相态管输节流及减压特性研究

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1、中图分类号：TE832单位代码：10425学号：B11060142含杂质CO2不同相态管输节流及减压特性研究ThrottlingProcessandDecompressionPropertyforPipelineTransportationofAnthropogenicCO2inDifferentPhase学科专业：油气储运工程研究方向：油气长距离管输技术作者姓名：赵青指导教师：李玉星教授二〇一五年五月ThrottlingProcessandDecompressionPropertyforPipelineTra

2、nsportationofAnthropogenicCO2inDifferentPhaseADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：ZhaoQingSupervisor：Prof.LiYuxingCollegeofPipeline&CivilEngineeringChinaUniversityofPetroleum(Huadong)关于学位论文的独创性声明？本人郑重声明：所呈觉的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工

3、作所取得的。成果Ｉ论文中有关资料和数据是实事求是的尽我所知，除文中己经加臥标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的硏究成果Ｉ也不包含本人或他人为获得中国石油大学一同工作的同志（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我对研巧所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。Ｗ支年月ｉ？学位论文作者签名：日期；Ｚ日学位论文使用授权书本人完全同患中国石油大学（华东）有权使用本学位论丈（包括但不限于其印：刷版和电子版），使用方式包

4、括但不限于银暫学位论文，披规定向国家有关部口（机构）送交、磨送和交换学位论文，允许学位论文被査阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关數据库进行检索，采巧影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在辭密后的使用搔权同上。学化论文作者盤名：去＾日期；如达年＾月ｒ目指导教师盤名，曰期；从ｆ年＾月曰来／摘要管道输送是CO2陆上大规模长距离输送的主要方式，输送过程可以选择多种相态进行输送，其中超临界态在多种输送方式中较为高效。超临界CO2的相特性具有特殊性，同时管道在高压

5、运行下的安全问题更为生产过程中所关注，目前对CO2临界点附近相特性及减压等问题的研究仍处于探索阶段，因此本文针对超临界CO2相特性，不同相态CO2节流过程、管道泄漏减压特性、杂质影响规律进行了研究，对完善管输CO2理论及实际应用具有十分重要意义。对管输CO2相特性及杂质影响的敏感性进行了研究，通过优选分析以PR方程作为CO2相平衡及物性参数计算模型，给出密度、粘度、比热等CO2管输过程中涉及的主要参数变化规律。定义CO2在密相与超临界相之间变化时，物性参数波动剧烈区域内密度变化最大时对应的温度为准临界温度，给出

6、适用于大规模管输CO2的准临界温度关系式，避免在正常输送及停输工况下管内参数接近该区域。同时从杂质分子极性角度分析对相平衡、物性参数及准临界特性的影响规律，非极性及弱极性杂质将使准临界温度线向低温方向偏移，强极性杂质将使准临界温度线向高温方向偏移。采用高压密相方式输送含单杂质CO2时，N2摩尔分数含量限定在10%之内，H2摩尔分数含量限定在4%之内；起始压力高于14MPa的CO2输送管道管内介质的密度波动程度对输送过程参数变化影响较小。针对不同相态CO2节流过程参数变化规律进行研究，基于基本热力学原理设计建造实

7、验装置并进行实验，给出了各相态下CO2通过节流方式泄放减压过程中主要参数变化规律，同时对管外气云的观测变化规律进行了详细描述。通过实验发现各级节流出口温度随入口温度变化，且呈现先上升并接近主管内CO2温度而后下降的规律，液态CO2及含非极性杂质CO2节流过程产生温降较大，含非极性杂质CO2实验出口温度相比纯CO2实验节流出口温度较低，杂质使主管内参数随时间变化速率大于纯CO2实验主管参数变化速率。较高的初始压力及较低的初始温度将会产生较低的节流出口温度，因而提出通过节流入口增温方式应对CO2管道节流过程带来的温

8、降问题。通过建立CO2管道节流过程主要参数变化规律的计算模型及算法，对不同相态CO2节流特性进行分析，发现模型对超临界态及气态节流过程进行较好预测，根据计算结果i给出CO2节流系数的变化规律及不同相态节流系数的计算公式。对超临界CO2节流特性进行深入研究，以权重因子表征超临界CO2节流系数，建立类气液线表征超临界CO2相特性气液倾向权重平衡，对CO2超临界区进行定义划分。超临界态CO2