提高喷管内天然气液化效率的方法

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1、石油学报(石油加工)2016年4月ACTAPETROLEISINICA(PETR0LEUMPR0CESSINGSECT10N)第32卷第2期文章编号：i001—8719(2016)02—0277—12提高喷管内天然气液化效率的方法杨文，曹学文，王迪，王强，陈洪雨。(1．中国石油大学储运与建筑工程学院，山东青岛266580；2．中国石油工程建设公司北京设计分公司，北京i001013．中国石油工程建设公司苏丹分公司，北京100120)摘要：结合气、液相流动控制方程组，利用数值模拟计算，研究了利用非均质凝

2、结及两级超声速旋流分离装置以提高天然气液化效率的可行性。结果表明，非均质凝结过程中，外界核心的存在能够有效降低气体凝结过程中的自由能障，促进液滴的凝结及生长；随着外界核心浓度的增大或外界核心半径的减小，喷管内自发凝结过程逐步被抑制，非均质凝结逐步占据主要地位；外界核心浓度的增大有利于凝结过程的发生，同时外界核心半径不能过大，外界核心半径大于1×i0rn时，不发生非均质凝结。外界核心浓度为1×10”／kg、外界核心半径为1×10m时，出口湿度较自发凝结过程湿度增加82．17，提高了喷管内天然气液化效率

3、。结合流量函数方法，设计了第1级超声速旋流分离装置的扩压段，在此基础上设计了两级液化过程，其综合湿度为0．107，较第1级单独使用时提高155．13，较第2级单独使用时提高31．98。两级液化装置较单级液化装置有更好的天然气液化效果。关键词：超声速；喷管；非均质凝结；两级；数值模拟中图分类号：TE86文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001-8719．2016．02．008MethodsofImprovingtheNaturalGasLiquefactionEfficiencyi

4、nNozzleYANGWen，CAOXuewen，WANGDi，WANGQiang，CHENHongyu(1．CollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China；2．BeijingEngineeringBranch，ChinaPetroleumEngineering&ConstructionCorporation，Beijing100101，China；3．SudanBranch，Ch

5、inaPetroleumEngineering&ConstructionCorporation，Beijing100120，China)Abstract：Combinedgasandliquidflowcontrolequations，thefeasibilityoftheheterogeneouscondensationandtwo—stagesupersonicswirlingseparationapparatustoimprovetheefficiencyofliquefactionwasst

6、udiedbyusingnumericalsimulation．Theresultsshowedthatthepresenceofoutsidecorecouldeffectivelyreducethegascondensationfreeenergybarrierandpromotecondensationanddropletgrowthduringheter0geneouscondensationprocess．Withtheincreaseofcoreconcentrationorthedec

7、reaseofthecoreradius，thespontaneouscondensationinsidethenozzlewasgraduallysuppressedandtheheterogeneouscondensationgraduallyoccurred．Theincreaseofcoreconcentrationwasconducivetotheoccurrenceofcondensation。whenthecoreradiuscouldnotbelargerthan1×10一m，tok

8、eeptheheterogeneouscondensationoccur．Theoutlethumidityofheterogeneouscondensationwasincreasedby82．17，comparedtospontaneouscondensation，whenthecoreconcentrationwas1×10／kgandthecoreradiuswas1×10。m．Combinedwithflowfunctionmethod，thediffuse