天然气超声速旋流脱酸气机理研究

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 常规天然气脱酸气技术

1.2.2 天然气超声速旋流分离技术研究进展

1.2.3 气体自发凝结研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 超声速膨胀制冷及旋流流动特性研究

2.1 Laval喷管及旋流装置结构设计

2.1.1 Laval 喷管结构设计

2.1.2 旋流装置结构设计

2.2 数值模型

2.2.1 流动控制方程组

2.2.2 湍流模型

2.2.3 真实气体状态方程

2.2.4 数值计算方法

2.2.5 网格划分及无关性验证

2.3 喷管制冷特性研究

2.3.1 喷管制冷效果

2.3.2 入口参数对制冷效果影响

2.3.3 出口背压对制冷效果影响

2.3.4 喷管出口马赫数对制冷特性的影响

2.3.5 喷管最大膨胀角对制冷特性的影响

2.3.6 压力回收能力

2.4 超声速旋流流动特性研究

2.4.1 旋流流动特性分析

2.4.2 旋流角对旋流流动特性的影响

2.4.3 入口参数对旋流强度的影响

2.5 本章小结

第三章 天然气中酸性组分凝结相变特性研究

3.1 双组分单可凝自发凝结数值模型

3.1.1 流动控制方程

3.1.2 自发凝结模型

3.1.3 热物性参数计算

3.1.4 数值计算方法

3.1.5 网格无关性验证

3.2 天然气中 H2S自发凝结特性

3.2.1 H2S 自发凝结过程

3.2.2 入口压力对凝结过程的影响

3.2.3 入口温度对凝结过程的影响

3.2.4 入口 H2S 含量对凝结过程的影响

3.2.5 背压对凝结过程的影响

3.3 天然气中 CO2自发凝结特性

3.3.1 CO2自发凝结过程

3.3.2 入口压力对凝结过程的影响

3.3.3 入口温度对凝结过程的影响

3.3.4 入口 CO2含量对凝结过程的影响

3.4 天然气中 H2S-CO2凝结过程研究

3.4.1 H2S 与 CO2自发凝结过程对比分析

3.4.2 三组分双可凝自发凝结数值模型

3.4.3 CH4-H2S-CO2自发凝结过程分析

3.5 喷管结构对凝结过程的影响研究

3.5.1 最大膨胀角对凝结过程的影响

3.5.2 出口马赫数对凝结过程的影响

3.5.3 出口直管段内凝结相变特性

3.6 本章小结

第四章 喷管内气体自发凝结特性实验研究

4.1 实验流程

4.2 实验设备

4.2.1 供气系统

4.2.2 加湿系统

4.2.3 计量调节系统

4.2.4 数据采集系统

4.2.5 凝结参数测试系统

4.3 喷管系统设计

4.3.1 喷管型式

4.3.2 喷管设计

4.3.3 喷管设计结果

4.4 消光法颗粒测试装置标定

4.5 实验结果及分析

4.5.1 准备性实验

4.5.2 实验数据与模拟结果对比

4.5.3 不同实验喷管凝结参数对比分析

4.6 本章小结

第五章 超声速旋流凝结相变与分离特性研究

5.1 数值模型

5.1.1 超声速旋流流动自发凝结模型

5.2.2 气液两相流动数学模型

5.1.3 物理模型

5.1.4 数值计算方法

5.2 超声速旋流流动条件下凝结相变特性

5.2.1 超声速旋流流动凝结相变过程

5.2.2 旋流强度对凝结过程的影响

5.2.3 直管段内凝结与旋流特性

5.3 超声速旋流分离装置分离特性研究

5.3.1 液滴轨迹分析

5.3.2 凝结液滴分离效率研究

5.4 酸性组分脱除效率研究

5.4.1 入口压力对脱除效率的影响

5.4.2 入口温度对脱除效率的影响

5.4.3 入口组分对脱除效率的影响

5.4.4 旋流直管段对脱除效率的影响

5.5 超声速旋流分离脱酸气工艺流程

5.6 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

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