天然气液化用拉伐尔管结构设计数值模拟分析

拉伐尔喷管是天然气超音速液化分离管的核心部件,对制冷和分离效果具有重要影响.采用Fluent软件对天然气超音速液化拉伐尔喷管结构设计进行数值模拟,分析了渐扩段尺寸和渐缩段线型对天然气降温效果及气流运动规律的影响.结果表明,渐扩段锥度减小导致天然气不完全膨胀,将减少温降,不利于制冷;锥度过大导致天然气过度膨胀,压降过大,...     

天然气超音速分离器中凝结流动过程数值模拟的研究进展

超音速分离技术因其诸多优点在天然气脱水脱烃方面应用广泛,并在液化领域逐步得到试验他应用。文中介绍了国内外超音速分离过程的数值模拟研究现状,对天然气超音速分离器中的凝结过程和流动过程的现有模型及数值方法及适用性进行了比较和分析,给出了天然气超音速分离、液化过程研究中凝结流动模型选取的建议,并对数值模拟结果进行了分析和总结。     

几种国外新型的小型天然气液化流程分析

液化流程的设计是小型天然气液化装置开发研制的关键。文中介绍了国外天然气液化装置研究机构和设计制造公司所提出的几种小型天然气液化流程,阐述和分析了其液化方法和特点,指出国外小型天然气液化流程制冷主要采用了天然气膨胀循环,制冷剂膨胀循环和混合制冷剂循环;其液化装置采取了模块化定制成撬块的思路,并且考虑了环保性。认为膨胀制冷方法在小型天然气液化流程中将得到广泛的应用。     

旋流器位置对超音速分离管内部流场影响的研究

超音速脱水分离是基于气体动力学和传热传质理论提出的-种新型天然气脱水净化分离技术。该技术采用超音速分离管,使多组分的高压天然气膨胀、提速、旋转,降温,其中的水蒸气及可凝组分发生相变成为液相并被分离出来。旋流器是超音速分离管中决定天然气脱水性能的关键部件,其在分离管内的位置会对管内流场产生重要的影响。本文借助CFD软件(FLUENT)模拟分离管内的高速流动,对比四种不同旋流器位置的超音速分离管流动过程中温度、压力和速度的变化,通过分析数值结果可以得出在相同的压损比下采用旋流后置-Ⅰ型超音速分离管可以获得更大的温降。     

LNG调峰装置工艺技术及对比研究

介绍了某燃气公司LNG调峰装置的工艺流程,着重对LNG调峰装置在天然气预处理、液化、制冷循环方面进行了详细说明,并与国内已建成LNG装置的液化工艺进行了对比,分析了各个液化工艺的特点和适用范围,提出了基本负荷型天然气液化装置和调峰型天然气液化装置工艺流程的选择原则,为以后LNG装置的建设和发展提供了技术参考.     

涡流管设计及应用进展综述

涡流管作为一种简易的制冷装置被广泛应用,但压缩气体在其内部产生能量分离效果的作用机理十分复杂,故至今仍没有通用的能量分离机理可以为涡流管的设计与应用提供理论指导。为了给涡流管的设计与应用工作提供参考,对本体结构及工质参数对涡流管能量分离性能影响的研究进展做了较为详尽的论述,并对涡流管在制冷领域和天然气工业领域的应用现状进行了概述。另外,还对涡流管下一步的设计及研究工作进行了展望,并就一些优化问题提出了合理的解决方案。     

超音速分离管内部流动的二维数值模拟与分析

为了克服现有天然气脱水技术的不足,基于气体动力学和传热传质学理论提出了一种新型的天然气超音速分离管装置.介绍了其基本结构和分离机理,对装置内部流动进行了合理假设,建立了几何模型,并利用张量形式的时均方程组对其内部的稳态可压缩湍流流动进行了求解,结果发现在轴向-400 mm至-200 mm之间发生了激波现象,导致气流速度急剧下降,压力急剧上升,温度急剧上升.计算结果与之前的实验结果基本一致,为分离管几何结构优化提供了理论基础.     

天然气超音速低温液化技术研究

液化是天然气利用的一种重要形式,在天然气消费中占有重要地位,天然气超音速液化技术是一种新型的天然气液化手段。为研究低温条件下天然气超音速凝结过程,特设计用于天然气超音速液化的Laval喷管,采用内部一致经典成核理论及Gyarmathy模型计算成核率及液滴生长率,在入口压力6 MPa、温度273.15 K的工况下,通过Fluent软件数值模拟了天然气超音速液化过程中主要参数在Laval喷管内的分布情况。结果表明:天然气进入Laval喷管后压力、温度不断降低(最低压力0.796 MPa,最低温度191 K),与等熵(无凝结)流动相比,天然气在Laval喷管喉部之后的一段距离饱和度增大到一定值时,由于释放潜热对气流的加热作用,压力开始升高,天然气产生凝结冲波现象,极限成核率为2.60×10~(21)/(kg·s);随着凝结潜热的释放,成核率急剧变为0;凝结核生成后伴随着液滴的继续生长,在Laval喷管出口处天然气凝结的液滴半径为3.90×10~(-7) m,液滴数目为7.42×10~(14)/m~3,液相质量分数达0.232,取得了良好效果。     

小型天然气液化装置研究进展和关键问题

介绍了小型天然气液化装置的特点,概括和分析了国内报道的国内外小型天然气液化装置,分析了小型天然气液化装置研究的一些关键问题。指出小型天然气液化装置的研究是一项系统工程,主要涉及到三方面的内容,即液化流程设计和模拟、液化设备设计和选型、液化装置调试和整改,并对这三方面进行了深入分析,认为针对小型天然气液化装置的低温理论和技术的发展将提高小型天然气液化装置的效能。在进行小型天然气液化装置的研制时应立足于使设计的小型天然气液化装置国产化,取得自主知识产权,力求形成商业化规模。     

小型天然气液化装置在我国天然气工业中的应用前景分析

天然气是一种洁净的能源,在国家环保安全和能源保障方面具有重要意义。液化天然气是天然气推广应用的重要形式。文中分析了小型天然气液化装置在我国天然气工业上游的零散气田和边远气田天然气、油田伴生气以及煤层气等领域和下游的液化天然气汽车和城市燃气调峰等领域的应用前景,指出小型天然气液化装置的应用将推动我国天然气工业的发展,为我国的能源结构调整和可持续发展发挥作用。     

采用3S分离器的天然气液化过程的参数分析

采用低温下3S分离器的一维稳定流动数学模型,对影响采用3S分离器的天然气液化过程的主要参数——入口压力、温度、组分以及膨胀后的压力进行了分析。结果表明,存在一从低压低温到高压高温的"脊形"区域,在此范围内3S分离器具有明显的优势。3S分离器对天然气组分的变化不敏感。膨胀后压力越低,天然气的液化率越高。     

小型天然气膨胀液化流程参数优化

天然气是一种优质、洁净的能源,因其热值高、燃烧产物对环境污染少,被认为是二十一世纪的首选能源。小型天然气液化装置是国际上研究的一个热点。本文从小型液化流程装置的要求出发,提出小型天然气膨胀液化流程,并以液化单位千摩尔天然气的比功耗为系统性能评价指标,对影响比功耗的主要参数进行分析优化,为流程参数的选择提供理论指导。     

天然气超声速除湿器旋流分离数值研究

壁面型线决定了超声速除湿器的内部流场特征,进而对组分凝结特性和分离效率等产生重要影响。本文借助数值方法研究了内扩张型超声速除湿器流场径向分布特性以及组分凝结特性。计算结果表明除湿器内气流的周向速度、压力、温度在不同截面呈现出不同的径向分布特征。加速流道内壁面侧的气流温度低于外壁面侧,使组分凝结首先发生于流道内侧,为达到气液分离效果必须增加分离段长度。因此需要对除湿器加速段流道进行优化设计,以改善除湿器工作性能。     

利用液氮冷能的小型天然气液化流程

为了简化小型天然气液化流程中的制冷装置,增加产品的收益率,设计了一种利用液氮冷能且带精馏的天然气液化流程,在得到液化天然气(LNG)的同时得到液化石油气(LPG)。采用HYSYS软件对流程进行模拟,选取P-R方程计算天然气气液相平衡特性,以生产单位质量的LNG耗功最小为目标函数进行优化,得到了关键节点参数,主要分析了塔内工作状况和换热器管路的热负荷分布情况。结果表明:塔的操作压力对产品纯度影响很大,换热器过大的温差和负荷造成了主要的火用损失,LNG回收率大于90%。     

常规压缩机混合工质循环气体液化系统研究

小型混合工质低温气体液化系统具有结构简单紧凑、尺寸小型化、投资省、易撬装化、易操作、应用灵活、安全性好等优点,其驱动采用全封闭油润滑压缩机,为常规制冷部件,制造工艺成熟,可市场化采购,成本大大降低。文中介绍搭建的常规压缩机驱动的混合工质低温气体液化实验台,进行了多次实验,并对系统的降温特性、能耗、压缩机性能等进行了测试。实验测试结果表明,常规油润滑压缩机性能稳定、耐用可靠,作为低温气体液化系统的驱动动力是可行的。     

煤制天然气液化流程初步研究

鉴于煤炭清洁利用的必要性以及国内天然气供不应求的格局,煤制天然气(SNG)具有了一定的发展空间。以液化的方式储运煤制天然气是应对我国特殊的天然气市场结构的较好选择。而由于煤制天然气与常规天然气不同的组成,特别是氢气的存在,需要为其设计专门的液化流程。为了给流程的设计提供参考,在HYSYS软件上模拟分析了常规天然气液化流程(氮气膨胀流程和混合制冷剂流程)用于液化煤制天然气的可行性及其特点,发现常规天然气液化流程可以用于液化煤制天然气,只是流程的单位能耗稍有增加。另外,还通过模拟分析了精馏分离氢气对液化流程所产生的影响。