用于撬装式LNG的引射器研究与实验

作     者：罗文龙 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周雄

授予年度：2016年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：引射器 LNG 数值仿真 实验 温度梯度 

摘      要：在一些小产量气田、废气井、偏远气田,铺设管道来收集这些天然气明显不经济,而液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)的体积约为同量气态天然气体积的1/625,撬装式液化天然气设备在这种背景下应运而生。目前运行的小型橇装LNG装置采用的工艺主要有级联式液化工艺、混合冷剂循环制冷(MRC)工艺、N2膨胀制冷工艺和高压引射制冷工艺4种液化工艺。高压引射制冷工艺具有流程简单、操作弹性大、原料气适应性强等优点,故广泛用于收集上述地方气体。在本文的引射工艺中,原料天然气经过两级换热器、一级制冷机、然后经过两级引射器被液化。引射器作为关键的制冷零部件,其性能的好坏直接影响整个工艺系统的效率的高低,本文将其进行重点研究。首先,本文以索科洛夫的一维设计理论为基础,选择空气作为工作介质进行设计计算,得出了引射器的结构尺寸。然后,以fluent软件作为平台,对引射器的内部流场进行了数值模拟,得到了引射器内部的温度分布情况。同时,改变引射器的结构参数(混合室直径,工作喷嘴出口到混合室入口的距离,工作喷嘴出口直径,混合室等截面段的长度),继续对其温度场进行数值模拟,得到了各参数对喷射器性能的影响规律,优化了引射器的结构。将仿真优化的引射器进行加工、制造,用于实验,并与俄罗斯深冷机械制造股份公司制造的引射器进行实验对比。对比结果发现:(1)在实验时间内,俄罗斯深冷机械制造股份公司引射器的温度变化大,但是没有本文设计的引射器的温度梯度下降得快。(2)随着时间的推进,本文设计的引射器的温度梯度有下降越来越大、温差变化也会越来越大,引射器效果也更好的趋势。