气体超声速凝结与旋流分离研究进展

超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大技术创新,它将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在密闭紧凑装置中完成。本文总结了超声速旋流分离装置种类、原理及优缺点,并从理论分析、数值模拟、实验和现场应用等方面回顾了易凝气体低温凝结理论和超声速旋流分离技术研究现状和最新进展。大量实验及现场应用均表明超声速旋流分离装置具有结构紧凑轻巧、节能环保、安全可靠等优点,同时该技术的应用不断趋于多元化,从传统的脱水、脱重烃逐渐向脱酸气和天然气液化领域拓展,应用前景广阔,但在应用过程中也存在液滴二次蒸发与能量损失较大等问题。下一步研究工作可以从多组分混合物凝结过程的交互作用机制、凝结液滴的运动特性和碰撞聚并机理等方面入手,在此基础上探索提高凝结效率和降低能量损耗的方法,以促进超声速旋流分离技术多元化的工业应用。     

湿空气超音速凝结特性

在实验室内搭建了湿空气超音速凝结实验系统,首先进行了稳定性实验,发现实验系统至少需要运行10 h后才能达到稳定状态。随后利用实验系统对湿空气在Laval喷管内的超音速凝结过程进行了实验测试,发现当喷管入口为0.46 MPa时,液滴粒径沿轴向位置变化很小,约为0.85 μm;液滴数量和液相质量分数基本维持在3.0×10¹² 个·kg^-1和8.0×10^-4左右,并稍有上升趋势。最后建立了湿空气超音速均相和非均相凝结数学模型,并在实验条件下进行了模拟计算,发现湿空气在Laval相似文献   

天然气超声速脱二氧化碳技术研究

进行了Laval喷管的结构设计。基于真实气体状态方程和湍流方程,结合凝结成核与液滴生长理论,建立了描述喷管内超声速气体凝结流动的数学模型,进行了CO_2-CH_4气体凝结流动规律研究。研究结果表明:在特定的入口温度与压力条件下可以实现CO_2气体的凝结与脱除,当气体发生凝结后,喷管内形成气、液两相流动,产生的亚微米级微小液滴可随气流运动至喷管出口;CO_2气体成核过程在时间和空间上表现出急剧性,凝结核心形成后,液滴生长过程可维持较长时间和距离,直至液滴到达喷管出口;由于凝结的发生和液滴生长过程释放了大量潜热,喷管内表现出明显的凝结冲波现象,压力下降减缓,温度出现回升。     

天然气的净化与液化工艺

随着“西气东输”管线的建成，沿线许多城镇将要实现天然气化，为了解决天然气的储气、调峰及偏远小城镇的供气问题，液化天然气(英文缩写为LNG)技术将有十分广阔的应用前景。     

液化天然气工厂天然气净化工艺的选择

介绍了天然气中水分、硫化氢、二氧化碳、重烃、汞及氮气等杂质对LNG工厂液化的影响,以及天然气的净化工艺.根据某公司液化天然气工厂天然气来源变化,说明天然气的组成对天然气净化工艺选择的影响.     

改进的Dillmann-Meier自发凝结模型探讨

考虑单分子聚团间相互作用下,Dillmann-Meier模型冷凝成核率结果较为准确,然而该模型运算量较大,不能适应于含有凝结现象的流动过程分析中。文中在Dillmann-Meier模型基础上,给出了改进后的模型,将不同理论用于计算水和n-C9的成核率结果与所有理论模型和实验结果进行比较,表明改进后的MDM模型精度接近Dillmann-Meier模型但运算更快捷。通过对尺寸校正函数研究了不同温度、过饱和度对微观表面张力的影响,分析了造成不同理论计算成核率存在差别的主要原因。     

基于天然气液化工艺应用的探讨

伴随着我国经济的不断发展,人们对资源的需求量大幅度提升。天然气作为新时期背景下应用广泛的一种清洁而高效的能源,受到越来越多人关注。我国当前电力产业、工业产业等领域更注重天然气工艺的应用,对此进行探讨。     

Marangoni凝结形态的影响因素

用实验方法研究了宏观温度场对一定浓度范围内的水-酒精蒸气混合物的Marangoni凝结的影响。根据拍摄记录的图片,观察到了膜状、珠状、珠状带块状、波动条纹状、溪状和珠状带溪状6种凝结形态。发现并非所有的凝结形态都出现在每个工况中,而且有些凝结状态之间并没有严格的界限。凝结形态随过冷度、浓度、流速、压力和表面温差的不同会发生变化,尤其是过冷度和浓度对凝结形态的影响最大。凝结形态与其对应的凝结表面传热系数有紧密的联系：在相同的实验条件下,当凝结表面传热系数出现峰值时,其对应的凝结形态均为珠状凝结。当凝结表面传热系数较低时,其对应的凝结形态为膜状凝结或较大液块凝结。最后对平块和斜块的Marangoni凝结形态进行了对比分析：可以看出斜块凝结面上液珠比较混乱,凝结形态不能简单地归结为珠状、条状、环状、平膜状和带起伏的膜状中的一种,一般是各种凝结形态都有一部分,或者说居于各凝结形态的中间过渡态。     

天然气液化的工艺方法及选定

天然气是一种清洁能源,现在已经成为我国社会发展中的一种重要能源,天然气的消费量不断增加,而液化天然气是天然气利用的一种重要形式,是边远气田气体利用、城市燃气调峰的一种重要举措。天然气液化的工艺一般有两个环节,也就是净化处理与制冷循环。本文主要根据现有的研究资料和自身的工作经验,探讨天然气液化的工艺方法及选定,希望能够对企业天然气液化生产提供一点帮助。     

天然气液化技术研究进展及发展趋势

天然气作为主要的清洁能源,在全球天然气应用需求日益增长的社会背景下,如何保障天然气液化技术能够安全、经济、有效地量产,对于加速天然气的开发与利用和优化能源结构具有至关重要的现实意义。因此,通过对传统液化工艺及改进液化工艺的流程、特点进行简述,对比分析各种液化技术的优、缺点,提出天然气液化工艺的优选范围,并对未来研究思路和优化方向概括总结,为改进天然气液化工艺提供借鉴。     

天然气净化技术研究进展

评述了天然气净化使用的几种主要方法如醇胺法、膜处理法等,指出各方法的优势及目前存在的问题,提出了今后天然气净化工艺发展的一些建议.认为应在成熟的天然气脱硫方法的基础上进一步改进,实现同时脱硫、脱碳.指出膜分离过程与常规分离过程的组合是今后天然气净化技术的一个新动向.     

天然气超音速加工处理技术研究进展

从理论及数值模拟,实验研究及应用现状等方面阐述了天然气超音速加工处理技术在脱水、脱重烃、脱酸气以及液化等领域的研究现状及最新进展,并对未来该项技术亟待解决的关键问题和研究重点进行了展望,以期对超音速旋流分离技术在天然气处理方面的进一步工业化应用提供指导。     

不同蒸气压力下Marangoni凝结换热特性

在蒸气流速4 m·s^-1的条件下,通过实验研究了不同蒸气压力下纯水、纯酒精和不同酒精浓度水-酒精混合蒸气沿重力方向流过竖直铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时从理论上初步分析了混合蒸气压力对Marangoni凝结换热特性的影响.实验及理论分析结果表明,在相同蒸气浓度、蒸气流速和表面过冷度条件下,高压下的凝结换热强度比低压的大.且蒸气压力对凝结换热的影响因混合蒸气酒精浓度的不同而不同,在低浓度1%、2.28%和高浓度22%、51%时压力的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度5.1%和9.8%时凝结换热系数随压力的增加明显.     

天然气超音速加工处理技术研究进展

从理论及数值模拟,实验研究及应用现状等方面阐述了天然气超音速加工处理技术在脱水、脱重烃、脱酸气以及液化等领域的研究现状及最新进展,并对未来该项技术亟待解决的关键问题和研究重点进行了展望,以期对超音速旋流分离技术在天然气处理方面的进一步工业化应用提供指导。     

超声波作用于天然气水合物形成分解研究进展

简述了超声空化的基本理论;介绍了国内外超声波影响天然气水合物形成分解的研究进展、超声波对水成核结冰影响的研究情况;最后进行了简要总结并提出几点建议,指出开展相应研究的必要性。     

天然气制氢工艺技术研究进展

在未来的能源结构中氢能将占有越来越重要的地位。天然气制氢作为最经济的化石资源制氢过程在未来的20a仍然将在氢能领域占据主要地位。综述了国内外天然气制氢的技术工艺研究现状,进展及发展方向。介绍了各工艺的优缺点,现存的问题及各工艺需解决的关键问题。     

浅谈天然气化工的发展

天然气化工的发展具有下述特点：①从天然气出发的大宗化工产品,如氮肥、甲醇及其加工产品（甲醛、醋酸等）发展速坟较快;②在烯烃的生产中,美国扩大了天然气原料的使用量,中东和南美国家将计划大力发展天然气制烯烃工业,从而提高世界烯烃生产中天然气原料所占比例;③以节能为中心的研究开发工作十分活跃;④新工艺相继出现,特别是以合成气为基础的碳一化学更为突出。     

固体冷表面上液滴凝结过程分析

液滴凝结的换热方式在航空航天工程、蒸汽动力工程、化学工程等工业领域有着广泛应用,滴状凝结更利于强化换热,大多研究专注于单个液滴凝结过程的研究,本文对液滴凝结群的性状特征进行研究,通过可视化的试验设备观察四氟乙烯平板冷表面上的液滴凝结过程,探究在不同过冷度以及相对湿度情况下冷表面上液滴凝结过程的变化规律。试验结果表明：相对湿度较过冷度来看对液滴凝结速率影响最大;第1代液滴数量随凝结时间呈正态分布,不同过冷度下液滴数量峰值出现时间为180~480s,均集中在1.0×10¹²~1.6×10¹²区间,高相对湿度下液滴合并时间短,更快进入第2代液滴凝结过程;第2代液滴形成过程中,不同相对湿度下高过冷度液滴数量峰值均高于低过冷度,80%RH时过冷度24K是22K的近2倍;面积率峰值均集中在75%~82%区间,稳定后面积率在65%~85%之间波动。在工程实际中在对液滴状态特定需求下进行环境条件的选取以及对应环境条件下对液滴特性的预测判断具有指导意义,提高冷凝换热设备的换热性能对节约能源、原材料和保护环境等方面具有积极意义。     

水蒸气超音速非平衡流动的变压凝结特性

对水蒸气超音速非平衡凝结流动进行了数值模拟,研究了水蒸气超音速流动过程中的非平衡相变及凝结激波现象,揭示了激波与核化凝结流动之间相互作用的非平衡流动规律。着重研究了水蒸气超音速非平衡凝结相变的变压凝结特性,归纳了压力对核化凝结、激波形态的影响规律,给出了进口蒸汽压力变化对蒸汽过饱和度、蒸汽核化率等凝结参数的作用规律。