三组分混合物凝结过程机理研究

摘要

为了解天然气混合物中水蒸气、重烃在喷管内的凝结机理，明确其液滴成核与液滴生长的基本规律，本文研究了甲烷-水蒸气-壬烷三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程。首先在已有双组份混合物超音速凝结数学模型的基础上结合国外最新研究成果，建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程物理模型，然后根据双组份混合物的超音速凝结模拟结果，建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程数学模型并进行了模拟计算。结果发现，在甲烷-水蒸气-壬烷混合物中，水蒸气较早出现自发凝结现象（x=4.0mm），形成的水滴充当了壬烷蒸汽发生凝结的外界核心，降低了壬烷蒸汽发生凝结的自由能障，促使壬烷蒸汽在较小过冷度（38.3K）和过饱和度（37.4）下就发生凝结现象。由于水蒸气的存在在一定意义上促进了壬烷蒸汽的凝结。