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不同压力下氢气超声速膨胀凝结特性
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- DOI:
- 10.3969/j.issn.2097-0021.2024.02.007
- 作者:
- 边江1,张泽瑜1,甘宇2,杨文3,赵子源1,曹学文1
- 作者单位:
- 1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛 266580;2.中国石油西南油气田分公司输气管理处,成都 610215; 3.国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司,广州 510620
- 关键词:
- 氢气;液化;超声速;凝结特性;Laval喷管
- 摘要:
氢气液化所需温度远低于天然气,需要设置更繁琐的深冷环节,液化流程复杂、占地面积大、投资成本高。超声速膨胀液化是一种新兴的气体液化分离技术,具有流程密闭、节能环保、成本低等优势。因此,提出将超声速膨胀液化技术引入氢气液化领域,并且为探究其可行性,基于流体力学计算软件FLUENT中的SIMPLE算法和k-ω湍流模型,采用Gyarmathy液滴生长模型,研究了氢气在不同入口压力(1.05 MPa、1.10 MPa、1.15 MPa)条件下的超声速流动与凝结特性。结果表明,氢气高速膨胀引起的低温效应将使氢气自发凝结,导致在短距离内快速形成液滴,证实了超声速氢气液化技术的可行性;氢气入口压力的提高,可有效增加氢气在Laval喷管入口的过冷度,从而使得气体凝结起始位置前移,增大液滴粒径,提高Laval喷管液化效率。