【摘要】：超聲速旋流分離技術(shù)是在傳統(tǒng)天然氣處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)。與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比,具備裝置及操作方法簡(jiǎn)單方便、系統(tǒng)密閉無(wú)泄漏、投資運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì),因此在當(dāng)今天然氣處理領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。超聲速旋流分離技術(shù)的核心是超聲速旋流分離器,其中Laval噴管又是超聲速旋流分離器的重要組成部分。氣體流經(jīng)Laval噴管時(shí)由于低溫效應(yīng)逐漸發(fā)生凝結(jié),凝結(jié)的發(fā)生就實(shí)現(xiàn)了噴管內(nèi)的氣液分離。井口采出的天然氣是多種組分的混合物,為保證良好的分離效果,需要對(duì)多組分氣體在Laval噴管中的凝結(jié)流動(dòng)進(jìn)行分析,并研究影響混合氣體凝結(jié)流動(dòng)的各類因素。本文針對(duì)天然氣中含量最多的兩種烴類氣體甲烷和乙烷的混合氣體進(jìn)行研究,結(jié)合氣體動(dòng)力學(xué)及數(shù)值傳熱學(xué)等理論,研究分析了雙可凝氣體在Laval噴管內(nèi)的凝結(jié)流動(dòng)規(guī)律。本文在經(jīng)典成核理論的基礎(chǔ)上考慮真實(shí)氣體效應(yīng)對(duì)成核的影響,對(duì)經(jīng)典成核模型進(jìn)行了修正,建立了適合雙可凝氣體的超聲速凝結(jié)成核模型。針對(duì)建立的模型編寫了相應(yīng)的C語(yǔ)言程序,并將文獻(xiàn)中已有的甲烷-壬烷的參數(shù)條件帶入到建立的模型中,對(duì)甲烷-壬烷的成核過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了成核模型的可靠性。除此之外,通過(guò)分析,本文選擇了Gyarmathy的液滴生長(zhǎng)模型。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,建立了適合甲烷-乙烷超聲速流動(dòng)的物理模型,并對(duì)其可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。采用ANSYS FLUENT軟件,通過(guò)編寫及設(shè)置用戶自定義函數(shù)UDF以及用戶自定義標(biāo)量UDS的方法,對(duì)雙可凝氣體的超聲速凝結(jié)流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了各凝結(jié)參數(shù)在噴管內(nèi)的分布規(guī)律。本文最后研究了入口壓力、溫度、雙可凝氣體的組成及出口背壓對(duì)凝結(jié)參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:隨入口溫度的降低或入口壓力的升高,雙可凝氣體成核的起始位置提前,且最大成核速率增大,液滴數(shù)目增加,液滴半徑增大,液滴生長(zhǎng)率增大,出口濕度增大;隨組分中乙烷含量的增大,雙可凝氣體成核的起始位置提前,最大成核速率增大,液滴數(shù)目增加,液滴半徑增大,液滴生長(zhǎng)率增大,出口濕度增大;出口背壓的增大,將導(dǎo)致噴管內(nèi)產(chǎn)生激波,使噴管內(nèi)的壓力和溫度發(fā)生突變,破壞了液滴成核及生長(zhǎng)的環(huán)境,不利于混合氣體發(fā)生凝結(jié)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE64
【圖文】：

22（f）乙烷含量 10%圖 2-5 不同組成的甲烷 -乙烷混合氣體成核速率（a）-（f）乙烷含量：5%-10%The nucleation rate of methane-ethane with different co（a）-（f）The content of ethane:5%-10%

Fig2-5 The nucleation rate of methane-propane with different composition（a）-（f）The content of propane: 5%-10%由表 2-4、表 2-5 和圖 2-5、圖 2-6 可以看出，在溫度和壓力一定時(shí)，隨著雙組份中乙烷或丙烷的含量的增大，雙組分氣體的成核速率也逐漸增大。

圖 2-7 凝結(jié)液滴模型Fig2-7 Model of a condensing droplet滴被氣體混合物包圍，距離液滴 r 的壓為vp ，氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為,1y ，氣體分 1 在液滴中的分?jǐn)?shù)為1x ，在液滴附近Q 為熱量流量，intQ 為進(jìn)入液滴內(nèi)部熱假設(shè)：，特征時(shí)間 10msp ；；

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王迪;雙可凝氣體超聲速凝結(jié)流動(dòng)規(guī)律研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2016年

2 魏峰;基于超材料的雙可調(diào)寬頻電磁吸收器研究[D];蘭州大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2767287