背压对湿天然气超声速凝结特性影响的数值模拟

摘要：

超声速旋流分离器出口背压会导致Laval喷管内产生气动激波,而超声速流动、激波与相变的相互作用十分复杂.为探究激波作用下湿天然气超声速流动特性,以甲烷-水蒸气双组分混合气体为研究对象,建立湿天然气超声速凝结和流动数学模型,分析出口背压和入口压力对湿天然气超声速凝结流动特性的影响,以评估激波作用下超声速旋流分离器的工作性能.模拟结果表明:激波的存在导致水蒸气压力和温度在短时间内急剧升高,使已凝结的液滴重新蒸发,出口液相质量分数大幅减小;随着入口压力的增大,成核发生位置逐渐靠近Laval喷管喉部,相应的极限成核率与液滴数目随之减小,但由于液滴生长速率和液滴半径的增大,液相质量分数随之增大;当背压高于25 kPa(即压比高于0.58)时,喷管已失去液化性能,无法正常工作.因此,需要合理控制压比以保障背压存在情况下超声速旋流分离器的脱水效率.

关键词：天然气、水蒸气、Laval喷管、超声速、凝结、背压、激波、数值模拟

所属期刊栏目：41

分类号：TE86(石油、天然气储存与运输)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：980-986