LNG相变节流过程热力学特性研究

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绝热节流过程是液化天然气储存和运输过程中不可避免的热力学过程,近年来LNG(液化天然气)相应研究在向流体工况精确描述的方向发展。由于LNG运输时流体处于高压低温状态,因此对管内流体热力学参数变化情况描述的精确度要求较高。对LNG管输过程的研究,主要是确定LNG的节流系数,进而确定节流前后LNG的温度和压力波动情况。首先介绍几种常见的流体分析状态方程、泄漏分析方法和节流过程分析模型。从热力学理论入手,推导出LNG节流系数的BWRS数学模型,整理出含有潜热项和环境热源项的LNG泄漏能量方程。依据节流系数BWRS和GERG2008计算模型,对福建莆田LNG样本和天然气的管输过程节流系数进行计算。将计算结果与文献值对比得出结论,节流系数BWRS模型和GERG2008模型能够比较精确的分析LNG和天然气通过节流部位后温度和压力的变化情况。运用Fluent软件对LNG管道内节流过程温度场、压力场和速度场进行模拟,文章针对福建莆田LNG样本管输节流过程,利用软件模拟LNG流体经过不同节流部位后温度、压力和速度的变化情况,确定该工况条件下LNG节流系数的模拟值,将模拟结果与理论计算结果对比,得出相近结果。本文将对LNG管输系统加压站和冷却站合理设置提供一定的参考。
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