CN209210744U - 一种流线型引射式跨临界天然气液化装置 - Google Patents
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Abstract
一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，包括一引射器，引射器的进口端设有引射室，引射室入口端头连接有缩放喷管，引射室上部设有引射入口，引射室出口端通过圆锥混合室和圆柱混合室入口端连接，圆柱混合室出口端和扩压室入口端连接，扩压室出口端为引射器的出口端；所述的缩放喷管包括入口等截面段、收缩段、喉部和出口膨胀段，入口等截面段为直径相等的圆柱流道，收缩段采用双三次曲线进行拟合，喉部采用圆弧过渡，出口膨胀段采用特征线理论进行设计，喉部同入口收缩段与出口膨胀段相切，本实用新型能够使超临界天然气工作流体液化，并回收引射流体，且结构简单，对不同工况的适应性强，流动阻力损失小，设备液化效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种天然气液化装置，具体涉及一种流线型引射式跨临界天然气液化装置。
背景技术
天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类混合气体，是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质。天然气与煤相比，同比热值价格相当，是良好的替代能源。贮藏于地下的天然气通过液化处理，能够对资源实现便捷储存与运输，有利于资源的分配。我国天然气资源总量丰富，储量大，但勘探开发难度大，位置分散，近一半待探明的资源分布在深层、超深层。
在液化天然气工艺中，核心部分为制冷循环，目前市场上的天然气液化装置中的制冷循环主要为复叠式液化循环、混合制冷剂制冷循环和膨胀机制冷循环。复叠式制冷循环由若干个在不同低温下操作的蒸汽压缩制冷循环复叠组成，由于该循环机组较多，流程系统复杂，制冷剂纯度要求严格，且不适用于高含氮量天然气，因此这种循环目前已很少运用；混合制冷剂制冷循环属于自复叠式循环，工作时利用多组分混合物中重组分先冷凝，轻组分后冷凝的特性，将它们依次冷凝节流，最终全部液化，这种循环流程简单，初投资少，但能耗高，对混合制冷剂组分配比要求严格，设计计算困难；膨胀机制冷循环利用气体在膨胀机中作外功的绝热膨胀来提供天然气液化所需的冷量，其优点是机组少，流程相对简单，原料气预处理量少，但在膨胀过程中天然气中的高沸点组分会冷凝析出，致使膨胀机在带液工况下运行，设计比较困难。且膨胀机的转速较快，操作较为困难，维护成本较高。
因此在勘探新气田的同时，如何合理充分利用当前资源，减少天然气资源的浪费，加强闪蒸气的回收利用，减少动设备，降低设计操作与维护成本，降低流动阻力损失，提高现有天然气的开发效益与设备液化效率是亟需解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供了一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，能够使超临界天然气工作流体液化，并回收引射流体，且结构简单，对不同工况的适应性强，流动阻力损失小，设备液化效率高。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，包括一引射器，引射器的进口端设有引射室2，引射室2入口端头连接有缩放喷管1，引射室2上部设有引射入口，引射室2出口端通过圆锥混合室3和圆柱混合室4入口端连接，圆柱混合室4出口端和扩压室5入口端连接，扩压室5出口端为引射器的出口端。
所述的缩放喷管1包括入口等截面段AB，收缩段BC、喉部CD和出口膨胀段DE，入口等截面段AB为直径相等的圆柱流道，收缩段BC采用双三次曲线进行拟合，喉部CD采用圆弧过渡，出口膨胀段DE采用特征线理论进行设计，得到的缩放喷管1为流线型缩放喷管型线。
所述的喉部CD同收缩段BC与出口膨胀段DE相切。
所述的缩放喷管1的入口直径为10mm，喉部直径为2.7mm，出口直径为9.8mm；缩放喷管1与圆锥混合室3的轴向距离为35mm；引射室2的直径为41mm，长度为113mm，引射入口的直径为20mm；圆锥混合室3的入口直径为41mm，长度为23mm；圆柱混合室4的长度为102mm，直径为17mm；扩压室5的长度为234mm，出口直径为50mm。
本实用新型的有益效果为：
缩放喷管1收缩段BC采用双三次曲线进行拟合，双三次曲线由于整体型线变化平缓，可较好的控制流体降压增速，可获得流动损失较小的均匀流场；出口膨胀段DE采用特征线理论进行设计，特征线理论运用解析法进行设计，在型线的包络下各内弯折角所产生的压缩波与膨胀波相互抵消，进而消除膨胀加速过程产生的激波系，可在缩放喷管1出口处获得均匀的超声速流体；喉部CD采用圆弧过渡，同收缩段BC与出口膨胀段DE相切，利于减小流动阻力损失。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2为缩放喷管1的结构示意图。
图3是优化后实施例缩放喷管BE段型线尺寸示意图。
图4是实施例的尺寸示意图。
图5是实施例中引射器含液率轴向分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，包括一引射器，引射器的进口端设有引射室2，引射室2入口端头连接有缩放喷管1，引射室2上部设有引射入口，引射室2出口端通过圆锥混合室3和圆柱混合室4入口端连接，圆柱混合室4出口端和扩压室5入口端连接，扩压室5出口端为引射器的出口端。
如图2所示，所述的缩放喷管1包括入口等截面段AB，收缩段BC、喉部CD和出口膨胀段DE，入口等截面段AB为直径相等的圆柱流道，收缩段BC采用双三次曲线进行拟合，喉部CD采用圆弧过渡，出口膨胀段DE采用特征线理论进行设计，得到的缩放喷管1为流线型缩放喷管型线，型线的尺寸如图3所示。
如图4所示，所述的缩放喷管1的入口直径为10mm，喉部直径为2.7mm，出口直径为9.8mm；缩放喷管1与圆锥混合室3的轴向距离为35mm；引射室2的直径为41mm，长度为113mm，引射入口的直径为20mm；圆锥混合室3的入口直径为41mm，长度为23mm；圆柱混合室4的长度为102mm，直径为17mm；扩压室5的长度为234mm，出口直径为50mm。
本实用新型的工作原理为：
主流天然气流体经高压压缩机压缩，并经回热器和制冷机冷却后，得到压力为23MPa，温度为211K的超临界天然气工作流体，质量流量为0.48kg/s；引射流体状态为压力0.5MPa，温度136K，为过热气体；随着工作流体进入引射器，引射流体通过引射入口被吸入引射器中，引射流体可被工作流体完全冷凝，工作流体经过缩放喷管1进入，亚音速的工作流体通过入口等截面段AB，再进入收缩段BC均匀加速，在喉部CD截面位置达到音速，随后在出口膨胀段DE中继续加速膨胀，至出口截面达到设计要求的流速；引射流体经过圆锥混合室2和圆柱混合室4同工作流体充分混合，最终经过扩压室5得到液化流体产物。本实施例引射器的引射系数为0.5，得到的液化流体产物压力为0.867MPa，温度为146.2K，液化率为0.27，引射器含液率轴向分布图如图5所示。
本实用新型仅以上述具体实施案例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本实用新型方案的基础上，凡根据本实用新型的原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (4)
1.一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，包括一引射器，其特征在于：引射器的进口端设有引射室(2)，引射室(2)入口端头连接有缩放喷管(1)，引射室(2)上部设有引射入口，引射室(2)出口端通过圆锥混合室(3)和圆柱混合室(4)入口端连接，圆柱混合室(4)出口端和扩压室(5)入口端连接，扩压室(5)出口端为引射器的出口端。
2.根据权利要求1所述的一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，其特征在于：所述的缩放喷管(1)包括入口等截面段AB，收缩段BC、喉部CD和出口膨胀段DE，入口等截面段AB为直径相等的圆柱流道，收缩段BC采用双三次曲线进行拟合，喉部CD采用圆弧过渡，出口膨胀段DE采用特征线理论进行设计，得到的缩放喷管(1)为流线型缩放喷管型线。
3.根据权利要求2所述的一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，其特征在于：所述的喉部CD同收缩段BC与出口膨胀段DE相切。
4.根据权利要求1所述的一种流线型引射式跨临界天然气液化装置，其特征在于：所述的缩放喷管(1)的入口直径为10mm，喉部直径为2.7mm，出口直径为9.8mm；缩放喷管(1)与圆锥混合室(3)的轴向距离为35mm；引射室(2)的直径为41mm，长度为113mm，引射入口的直径为20mm；圆锥混合室(3)的入口直径为41mm，长度为23mm；圆柱混合室(4)的长度为102mm，直径为17mm；扩压室(5)的长度为234mm，出口直径为50mm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110608203A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-24 | 天津大学 | 带有蜗壳螺旋式二次流的引射器装置 |
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2018
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