丙烷预冷混合制冷剂循环液化天然气热力过程的数值模拟

【摘要】： 在我国日益发展壮大的天然气行业中,液化天然气作为一门新兴的产业已经发挥着非常重要的作用。尽管国外天然气液化技术已经比较成熟,但考虑到当前国内外天然气液化的研究现状和行业实际需求,我国需要对液化天然气技术开展进一步的研究和探讨。 本文概述了国内外关于天然气液化模拟的研究发展现状,以及国外对模拟混合制冷剂循环天然气液化流程的成功经验。根据天然气液化流程的不同用途,阐述了国内外常用的几种天然气液化流程并进行了能耗的技术经济比较,选择了丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程作为本文的研究对象。同时,本文通过了解国内主要气田的气源组分情况,确定了研究中天然气物性参数所用到的组成。 根据相平衡原理和焓、熵定义,由PR状态方程计算了丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程的相平衡,同时分别由LKP状态方程和PR状态方程计算了此流程的焓、熵值;根据已知的物性参数和相平衡、焓、熵的计算结果,建立了丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程热力过程模拟的数值模型,并对模型中的各个节点进行计算求解,得到一定条件下液化流程中的混合制冷剂流量、压缩机耗功等运行参数,最后针对流程中压力、温度参数对液化流程的制冷性能影响进行了分析讨论。 本文采用Matlab语言编程对丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程的热力学模型进行求解,建立了一套完善的求解程序,可以得到流程中各个节点的热力学参数和重要运行参数,以此对流程进行更深入的了解。 本文的模拟研究结果,对研究混合制冷剂循环天然气液化流程具有一定的理论指导意义和实用价值。 【关键词】：液化天然气 丙烷预冷混合制冷剂循环 热力过程模拟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TB64
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 物理量名称及符号表6-10
• 第1章 绪论10-27
• 1.1 研究的目的和意义10-12
• 1.2 天然气液化流程概述12-22
• 1.2.1 阶式制冷循环工艺12-13
• 1.2.2 无预冷的混合制冷剂制冷循环工艺13-15
• 1.2.3 带预冷的混合制冷剂制冷循环工艺15-17
• 1.2.4 膨胀制冷循环工艺17-19
• 1.2.5 各种流程的技术经济比较19-20
• 1.2.6 基本负荷型天然气液化装置及流程选择20-21
• 1.2.7 调峰型天然气液化装置及流程选择21-22
• 1.3 国内、外同类课题的研究现状22-25
• 1.3.1 国外天然气液化技术研究现状及发展22-24
• 1.3.2 国内天然气液化技术研究现状及发展24-25
• 1.4 本文研究的主要内容25-27
• 第2章 气样收集及天然气和制冷剂热物性计算27-50
• 2.1 国内主要天然气田组分收集27-29
• 2.2 天然气和制冷剂热物性的计算29-49
• 2.2.1 天然气和制冷剂热物性的特点29-30
• 2.2.2 天然气和制冷剂所需计算的热物性参数30-31
• 2.2.3 天然气和制冷剂的相平衡计算31-39
• 2.2.4 天然气和制冷剂的焓、熵计算39-49
• 2.3 本章小结49-50
• 第3章 丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程热力过程数值模型的建立50-65
• 3.1 天然气液化流程的选择与分析50-52
• 3.2 压缩机计算模型52-54
• 3.3 节流阀计算模型54-55
• 3.4 气液分离器计算模型55-57
• 3.5 物流混合器计算模型57-58
• 3.6 多股流换热器计算模型58-60
• 3.7 流程模拟的计算步骤60-63
• 3.8 本章小结63-65
• 第4章 丙烷预冷混合制冷剂循环天然气液化流程热力过程的计算及参数分析65-81
• 4.1 计算实例65-69
• 4.1.1 已知参数65-66
• 4.1.2 流程模拟的计算结果与验证66-69
• 4.2 流程性能参数分析方法69-80
• 4.2.1 天然气的压力对流程性能的影响70-72
• 4.2.2 丙烷预冷后天然气的温度对流程性能的影响72-74
• 4.2.3 低压制冷剂的压力对流程性能的影响74-75
• 4.2.4 低压制冷剂的温度对流程性能的影响75-76
• 4.2.5 高压制冷剂的压力对流程性能的影响76-78
• 4.2.6 高压制冷剂的温度对流程性能的影响78-79
• 4.2.7 流程参数综合影响分析79-80
• 4.3 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-88
• 附录188-90
• 附录290-91
• 附录391-92
• 攻读学位期间发表的学术论文92-94
• 致谢94

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