甲烷-乙烷超声速流动液化过程的数值模拟

为了推广超声速旋流分离技术在天然气液化领域的应用,对甲烷-乙烷双组分在Laval喷管中超声速流动液化过程进行了理论研究与数值模拟。运用流体力学计算软件Fluent,结合流动控制方程,分析了入口温度、入口压力、背压及组分对双组分液化过程的影响。研究结果表明:适当降低入口温度或提高入口压力,将使甲烷-乙烷双组分临界液化温度和压力降低,且停留在气液两相区和液相区的范围增大,促进双组分的液化;当温度升高至330 K时,双组分处于液化的临界状态;背压升高至20%将会导致喷管内产生激波,激波的出现使得喷管内的温度、压力突变,破坏了稳定的液化环境,不利于液化过程的顺利进行;甲烷含量越高,发生液化时所需温度和压力越低,液化区域范围越小,越难发生液化。