高速膨胀天然气凝结流动特性.pdf

2 0 1 6年 2月 石油学报 石油加工 A C T A P E T R O L E I S I N I C A P E T R O L E UM P R O C E S S I N G S E C T I O N 第 3 2 卷第 1 期 文章编号 1 0 0 1 8 7 1 9 2 0 1 6 O l 一 0 0 7 3 0 9 ___ _I - ． 一 口 同 杨 速膨胀天然气凝结流动特性 文 ，曹学文 ，徐 晓婷 ，李开源 ，王 中国石油大学 储运与建筑工程学院 ，山东 青 岛 2 6 6 5 8 0 迪 摘 要 结合气 、液相流 动控 制方 程组 、内部一致 经 典成 核理 论 、Gy a r ma t h y液滴 生 长模 型 、液滴 表 面张力 模 型、 一 ∞ 湍流模型及 NI S T真实气体模型 ，对 自行设计 的 L a v a l 喷管 内天然气 自发凝结流动过程进行 数值 模拟研究。结果 表 明，在 L a v a l 喷管扩张段 内，随着过冷度 的增 大，将 发生甲烷气体凝结成核及生长现象 。对 于 固定 出 口马赫数 的 喷管 ，更低人 口温度 或更高入 口压力将 使凝 结发生 在更靠 近喉部 处 ，且液滴 成核 率最 大值及 气体湿度 均更大 ；比 热 比值将 随人 口温度 的降低或入 口压力 的升高 而增大 ，导致压 降及温 降增大 ，较低 的人 口温度或较 高人 口压力将 使 出口温度 或出 口压力低于三相点 ，可能导 致气体 无法液 化 。随着 压 比的增大 ，喷管 内产 生 了激 波 ，且逐 渐 向人 口方 向移动 ；激波产 生后液化环境随 即被破坏 ，湿度立 即变为 0 。喷管 出 口马赫数增大对液滴 成核率影 响较小 ，能 促进液滴生 长过 程 ，但过大马赫数可能 导致气 体无 法液化 。喷管 出 口处气体 未达 到热力 学平衡状 态 时 ，可 在直 管 段 内继续凝结 ，同时压缩 波和摩擦 效应将使得液滴气 化 。各入 口条件 下 ，甲烷 气体 在喷管 出 口处湿 度均低 于 0 ． 1 ， 液化效率较低 。 关键词 超声速 ；L a v a l 喷管 ；凝 结 ；激波 ；数值模拟 中图分类号 T E 8 6 文献标 识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 8 7 1 9 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 1 Fl o w a nd Co n d e n s a t i o n Ch a r a c t e r i s t i c s o f Na t u r a l Ga s W i t h Hi g h S p e e d Ex pa n s i o n YANG W e n， CAO Xu e we n， XU Xi a o t i n g， LI Ka i yu a n， W ANG Di C o l l e g e o f Pi p e l i n e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g，C h i n a U n i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m，Qi n g d a o 2 6 6 5 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Na t u r a l g a s s p o n t a n e o u s c o n d e n s a t i o n p r o c e s s i n d e s i g n e d L a v a l n o z z l e wa s n u me r i c a l l y s i mu l a t e d b y u s i n g g a s g o v e r n i n g e q u a t i o n s ， l i q u i d g o v e r n i n g e q u a t i o n s ， i n t e r n a l l y c o n s i s t e n t c l a s s i c a l nuc l e a t i o n t he o r y。Gy a r ma t hy m o de l ，s u r f a c e t e n s i on mod e l ，忌 一 m o de l a nd t h e NI ST r e a l g a s mo d e 1 ．Th e r e s u l t s s h o we d t h a t g a s c o n d e n s a t i o n a n d l i q u i d g r o wt h o f me t h a n e o c c u r r e d i n t h e La v a l no z z l e di v e r ge nt s e c t i o n wi t h t he i nc r e a s e o f un de r c o ol i n g． A l o we r i nl e t t e mpe r a t ur e o r h i g h e r i Me t p r e s s u r e ma d e t h e c o n d e n s a t i o n o c c u r c l o s e r t o t h e t h r o a t ，a n d t h e ma x i mu m v a l u e o f n u c l e a t i o n r a t e a n d t h e g a s h u mi d i t y b e l a r g e r f o r a n o z z l e wi t h f i x e d e x i t Ma c h n u mb e r ．Th e g a s o ut l e t t e m p e r a t u r e o r p r e s s ur e wo ul d be l o we r t ha n t he t r i p l e po i nt a t t o o l o w i nl e t t e m p e r a t u r e o r t oo h i gh pr e s s u r e be c a us e o f t he e f f e c t of s pe c i f i c he a t r a t i o， a nd t he ga s mi g ht no t be l i q ue f i e d． Sh oc k wa ve s g e ne r a t e d i n La v a l no z z l e m o ve d t o wa r ds t o t he i nl e t wi t h t he i nc r e a s e o f pr e s s u r e r a t i o． Th e c o nd e ns a t i o n e n vi r onme nt wa s de s t r o y e d whe n t he s h oc k wa v e s g e ne r a t e d， a nd t h e h u mi d i t y i mme d i a t e l y r e a c h e d z e r o ． Th e i n c r e a s e o f o u t l e t M a t h n u mb e r c o u l d p r o mo t e t h e l i q u i d g r o wt h，a n d h a d n o a p p a r e n t i n f l u e n c e o n t h e n u c l e a t i o n r a t e ．To o h i g h o u t l e t Ma c h n u mb e r wo u l d c a us e t he l i q ue f a c t i o n of g a s ． Ga s c o nd e n s e d i n t he c o ns t a nt c r os s a r e a d uc t whe n i t di d n’ t r e a c h 收稿 日期 基金项 目 第一作者 通讯联 系 2 0 1 4 09 2 3 国家 自然科学基金项 目 5 1 2 7 4 2 3 2 资助 杨文 ，男 ，博士研究生 ，从事多相流及油气 田集输技术方面的研究 人 曹学文 ，男 ，教授 ，博士 ，从 事多相流及油气田集输 技术方 面的研究 ；E ma i l c a o x w2 0 0 4 1 6 3 ． c o m 7 4 石油学报 石油加工 第 3 2卷 t h e r mo d y n a mi c e q u i l i b r i u m a t t h e o u t l e t o f n o z z l e ，a n d l i q u i d r e e v a p o r a t e d b e c a u s e o f c o mp r e s s i o n wa v e s a nd f r a c t i o n e f f e c t ． The hu m i d i t y a t di f f e r e nt i nl e t c o nd i t i o ns wa s l o w e r t h a n 0 ．1 a nd t he l i q u e f a c t i o n e f f i c i e n c y wa s l o w． Ke y wo r d s s u pe r s o ni c；La va l no z z l e；c o nd e ns a t i on；s h oc k wa v e；n ume r i c a l s i m u l a t i o n E NG O公司和 S h e l l 公司于 1 9 9 6年将超声速旋 流分离器引入天然气 处理加工领域 ，用于天然气 中 水与重烃 的分离，所设计 的“ 3 S ” 与“ Twi s t e r 1 I ” 分 离器 均 由旋流 发生 器、L a v a l 喷 管、旋 流 分离 段、 扩压段等组成l_ 】 ] 。气体流经 L a v a l 喷管绝热膨胀至 低温、低压 ，水蒸气与重烃凝结 ，并在离心力作用 下实现气 、液分离 。超声速旋流分离器具有密闭无 泄漏、无需化学药剂、结构紧凑轻 巧、无转动部件 等优点 ，且气体 流经 L a v a l 喷管 ，在相 同压 降情况 下 ，较节流 阀、膨胀机 、兰克管能获得更大温降_ 2 ] ， 因此得到了广泛关注 。国内外开展 了较多关于超声 速旋流分离器旋转流动特性、分离特性、凝结相变 特性 等理论 及 实验 研究 。 据国土资源部 2 0 1 3年公 布数 据_ 1 引，我 国天然 气剩余技术可采储量约为 4 ． 0万亿 m。 ，具有较大 的 开发应用前景 ，但天然气特别是海上天然气 的开发 必须解决运输问题。液化天然气 L NG 与气态天然 气相 比，体积 只有原来 的 1 ／ 6 2 5左右 ，以 L NG 的 形式对天然气进行储存 、运输及合理利用具有 十分 明显的优越性 。传统天然气液化技术存在系统复杂 、 合理制冷剂配 比获取困难 、能耗大等缺点，急需开 发新型天然气 液化技术 。We n等口 、孙 恒等l_ 1 提 出采用超声速旋流分离技术液化天然气 ，并开展 了 静态液化过程研究。在此基础上 ，笔者结合气、液 相流动控制方程组 、液滴凝结理论 、液滴生长理论 等 ，研究无旋流作用下超声速旋流分离 器内天然气 动态凝结液化过程，并分析了人 口参数 、出口参数、 喷管结构等对凝结过程 的影响。 1 L a v a l 喷 管结构 及数值计算方法 1 ． 1 L a v a l 喷管设计 凝结过程 主要 发 生在 L a v a l喷管 内。采用 的 L a v a 1 喷管为 轴对 称型 喷管 ，由喷管人 口直 管段 、 亚声速收缩段、喉部及超声速扩 张段 4部分组成 。 依据气体动力学理论 ，收缩段设计采用双三次曲线 法_ 】 ，喉部设计采 用 B WRS气 体状态方程计算气 体热力学参数 ，扩张段设 计依据特征线法 中的圆弧 加直线方法 ，并对边界层进行黏性修正设计 ，修正 角取为 0 ． 5 。 [ ] 。利用 MATL AB软件编制结构设计 程序进行设计计算 ，在入 口压力 2 MP a 、人 口温度 1 8 0 K、气体流量 5 0 0 0 Nm。 ／ h工况下 ，设计出 口马 赫数为 2 ． 5的喷管 喉部位于 z一3 5 5 ． 6 4 0 8 mm处 ， 其结构示于图 1 。 图 1 超 声速喷管结构示意图 Fi g ．1 The s t r uc t u r e s c h e ma t i c o f La v a i n o z z l e 1 ． 2数 值 计 算 方 法 及 验 证 1 ． 2 ． 1 流动控制方程组 基于欧拉一 欧拉双流体模 型，忽略气 、液相间速 度滑 移 凝 结 液 滴 颗 粒 粒 径 较 小 ，约 为 0 ． 0 1～ 1肚 m ，建立气 相及 液相 流动 控制方 程 。式 1 ～ 3 为气相控制方程组 ，包括质量方程式 1 、动量 方 程 式 2 和 能量方 程 式 3 。 p u j 一 S 1 t a ’ a z． “ 、 ～ 去 一 去[ O zu j u i 一 2。 0 0 U j ] 十 去 一 lD s u 2 P v E 去 JE 一 去 差 t ㈦ l “ 十 e J 十 h 不考虑两相间的速度滑移 ，以及认为液滴 温度 为当地压力 下 的饱 和温 度 ，只需 对液 相质 量方 程 式 4 进行 求解 。为封 闭方程 绢 ，增加 液滴 数 目守恒 第 1期 高速膨胀天然气凝结 流动 特性 7 5 P y 去 一 s v 4 P N 一 5 a t a z r ⋯ 一‘ J 吉 鲁 唧 一 43 ／ ror 2c 牟 二 釜 2 ㈩ 出P l 1 南 K n 1 ． 2 ． 4 气体状态的计算 低温 甲烷 气 体 已偏 离 理 想 气 体 假 设 ，采 用 NI S T真 实 气 体 模 型 进 行 计 算 。对 于 甲烷 气 体 ， NI S T模型可计算 温度 范围为 9 0 ． 6 9 4 1 ～6 2 5 K，压 力范围为 O ～1 0 0 0 MP a 。 1 ． 2 ． 5 网格 划分 及 边界条 件 设置 采用非结构化 网格对 L a v a l 喷管进行 网格划分 ， 考虑到边界层 的影 响，对边界层进行局部加密 ，并 进行 网格无 关性 验证 ，最终 确定 网格数 为 1 5 3 1 o 。 L a v a l 喷 管 网格划 分情 况见 图 2 。 图 2 L a v a l 喷管网格 划分 Fi g ．2 Gr i d s y s t e m f o r Lav a l no z z l e L a v a l 喷管 进 口设 置 为压 力 进 口 ，出 口设 置 为 压力 出口，固壁设置为无滑移、无渗流、绝热边界。 压力人 口指定总压 、静压 、总温及湍流参数 。对于 超声 速 流 动 ，因所 有 流 动 参 数 将 从 内部 外 推 得 到 ， 故而压力 出口不进行相应设置 。对于改变背压情况 ， 压力出 口指定静压 、回流总温及湍流参数 。 1 ． 2 ． 6 数值计算方法的验证 以已有的 L a v a l 喷管内水蒸气 自发凝结液化数 据 验证模型及数值计算方法。所用喷管 喉部尺寸 为 1 0 F il m1 0 1T i m，喉部位于 8 2 ． 2 I T l m处 ，由半径 为 5 3 1 T i m 和 6 8 6 mm 两段 圆弧 光 滑连 接构 成 亚 声速 与超声速段 。3组实验喷管入 口参数列于表 1 。 表 1 水蒸气 自发 凝结实验中 L a v a l 喷管入 口参数 Ta b l e 1 The i nl e t p a r a me t e r s o f La v a l n o z z l e i n wa t e r v a po r c o nd e ns a t i on e x pe r i me nt 因实验 中压 力 较低 、温 度 较 高 ，可 假定 水 蒸 气 为理想气体 ，可参 考文献 [ 1 ] 计算水 蒸气物性参数 如定压比热、导热系数 、动力黏度系数 、饱和蒸气 压等 。基于上述流动控制方程组 、成核率模型、生 长模 型及数值计算方法 ，计算水蒸气在喷管 内的凝 结液化过程 。喷管 内中心轴线处 p ／ p 。分布 静压 与 人 口总压比值 数值计算结果与实验结果对 比如图 3 第 1 期 高速膨胀天然气凝结流 动特 性 7 9 1 6 l 4 o 8 O ．2 x／ m x| m 图 8 不同 出口马赫数 L a v a l 喷管轴线处液滴成核率 1 ， J 、湿度 y 、压 力 p J 、温度 分布 F i g ． 8 N u c l e a t i o n r a t e J ， h u mi d i t y Y ， p r e s s u r e P a n d t e mp e r a t u r e T d i s t r i b u t i o n s i n a x i s o f La v a l no z z l e wi t h d i f f e r e nt o u t l e t M a c h numb e r s 0 2 M P a；To一 1 8 0 K a J，Y； b p，T Y／ I i“1 图 9 入 口压力 2 MP a时不同入 口温度下喷管轴线处及 出口处湿度 1 ， 分布 F i g ． 9 Hu mi d i t y Y d i s t r i b u t i o n s i n a x i s a n d o u t l e t o f La v a l no z z l e un de r 2 M Pa i n l e t pr e s s u r e a t di f f e r e nt i n l e t t e m p e r a t ur e s a I n a x i s a nd 1 8 O K； b I n a x i s a n d 1 9 0 K； c I n o u t l e t a n d 1 9 O K 通过数值计算结果分析得出，直管段内气体凝 结特性为凝结过程、压缩波 、摩擦效应共同作用 的 结果 。对于入 口温度 1 9 0 K情况，喷管出 口处存在 较大过冷度 7 ． 6 2 K ，气流进入直管段后凝结过程 继续 ；从扩张段进入直管段 内，通道 面积缩小 ，气 流受到压缩 ，产生压缩波，影响气体的凝结与气化 过程 ；由于摩擦效应 ，使得气 、液混合物温度上升， 导致液滴气化 ，从 而表现 出开始时湿度有所增加直 至热力学平衡状态 ，后受压缩波 、摩擦效应主导而 发生气化 。对于入 口温度 1 8 0 K 的情况，喷管出 口 处过冷度为 0 ． 4 8 K，已趋于热力学平衡状态，在直 管段 中的流动过程 主要受到压缩波及摩擦效应的影 响而 发生 气化 。 3 结 论 1 在 L a v a l 喷管扩张段 内，随着 过冷度 的增 大，将发生甲烷气体凝结成核现象 ，随后 液滴逐步 长大 ，形成气 、液两相流动。该过程是一个不平衡 的瞬态过程 ；随着气体的凝结 ，湿度逐步增大并趋 近热力学平衡状态 ，成核过程在较窄区域内结束 。 2 对于 固定 出 口马赫数 L a v a l 喷管 ，更低入 口温度或更高人 口压力将使凝结发生在更靠近喉部 处 ，且液滴成核率最大值及气体湿度均更大；比热 比值将随入 口温度 的降低或入 口压力 的升高而增大 ， 导致压降及温降增大 ，较低的入 口温度或较高入 口 压力将使出口温度或 出口压力低于三相点而可能导 致气体无法液化 ；人 口压力为 2 MP a时 ，其对应可 用最 低 入 口温 度 为 1 6 4 K，入 口温 度 为 1 8 0 K 时 ， 其对 应 可用 最高压 力为 2 ． 4 MP a 。 3 随着 压 比 背压 与入 口压力 比值 的增大 ， 8 O 石油学报 石油加工 第 3 2卷 喷管内产生了激波 ，且逐渐 向喉部方 向移动 。激波 产生后液化环境 即被破坏 ，湿度立 即变 为 0 ；入 口 压力 2 MP a 、人 口温度 1 8 0 K 情 况 下 ，激 波 不进 入 喷管最大压比为 1 7 。 4 对 于相同入 口参数 的 L a v a l 喷管 ，出 口马 赫数 的增大对液滴成核率影 响较小 ，可促进液滴的 生长，但过高出口马赫数可使出 口温度或压力低于 三相点 ，可能导致气体无法液化 。喷管 出 口处所接 直管段 内气体凝结特性为凝结过程、压缩波、摩擦 效应共同作用 的结果 ，出口处未达到热力学平衡状 态时 ，可在直管段 内继续凝 结 ，同时压 缩波和摩擦 效应将使得液滴气化 。 5 各入 口条件下 ，甲烷气体在喷管 出 口处湿 度均低于 0 ． 1 ，液化效率较低 。在相 同压降情况下 ， 喷管内温降较节流 阀、膨胀机 、兰克管更大 ，可将 其应用于天然气液化预冷工艺中，但需 进一 步研究 在喷管内流动过程及预冷效率 。超声速旋流分离装 置具有节流阀、膨胀机 、兰克管等所不具有的优点 ， 即可通过扩压段进行升压 ，利用多级超声速旋流分 离装置进行液化 ，提高液化率 ，但需进一步研究该 方法的可行性 。乙烷等组分较 甲烷易液化 ，以及 乙 烷等液滴可为甲烷提供凝结核心 ，可开展双组分或 多组分凝结过程研究 ，以提出促进液化的方法 。 符号说明 等径管 直径 ，m； E 总能 ，J ／ k g ； _厂 口 背压 与人 口压力 比值 ； 气体 总焓 ，J ／ k g ； - 凝 结潜热 ，J ／ k g ； ．， 液滴成核率 ，m s _ 。 ； B B 0 l t z ma n n常数 ，1 ． 3 8 0 6 5 0 5 1 0 J ／ K； 鲋 有效导热系数 ，w／ m K ； Kn 克努曾数 ； L 等径管长度 ，m； m 气体分子的质量 ，k g ； m 单位时 间内单位 体积凝结 的液体 质量 k g ／ m。s Ma 马赫数 ； N 液滴数 目，k g ～ ； 户 压力 ，P a ； P o 喷管入 口总压 ，P a ； P r 气体 P r a n d t l 数 ； r 。 液滴临界半径 ，I T I ； r d 液滴半径 ，m； d r d ／ d ￡ 液滴 生长率 ，m／ s ； s 气体 饱和度 ； S h m l 一 能量源项 ，J ／ m。 s ； S 一m 质量源项 ，k g ／ m。 s ； S 一一m “ 动量源项 ，k g ／ m S 。 ； S Y m 湿度源项 ，k g ／ m。 s ； 时间 ，S ； rr _ 一气体温度 ，K； 喷管入 口总温 ，K； T 对 比温度 ，K； T 气体压力对应 的饱 和温度 ，K； 啦， 轴 向与径 向速 度 ，m／ s ； 址 ， 轴 向与径 向速度波 动 ，m／ s ； z 轴 向坐标 ，m； z ，z 轴 向与径 向位 置坐标 ，m； 径 向坐标 ，m； y 湿度 ； 8 ” Kr o n e e k e r d e l t a数 ； ， 气体 比热比 ； 气体 导热系数 ，w／ m K ； 气体 黏度 ， N s ／ m； A ／ z 气 、液相 化学势差 ，J ／ mo l ； 液相 摩尔体积 。m 。 ／ mo l ； 无 因次表面张力 ； _D 混合相密度 ，k g ／ m 。 ； p l 液相密度 ，k g ／ m。 ； p 气相密度 ，k g ／ m。 ； 液滴表面张力 。N／ m； 有效应力张量 。 参 考 文 献 [ 1 ]文 闯．湿天然气 超声 速旋 流 分离 机 理研 究 E D] ．青 岛 中国石 油大学 ， 2 0 1 4 ． E e l MA L Ys HKI NA M M．T h e p r o c e d u r e f o r i n v e s t i g a t i o n of t he e f f i c i e nc y of pu r i f i c a t i on o f n a t ur al ga s e s i n a s u p e r s o n i c s e p a r a t o r [ J ] ．Hi g h T e mp e r a t u r e ，2 0 1 0 ，4 8 2 2 4 4 2 5 0 ． [ 3 ]J AS S I M E， A B D I M A， MUZ YC HKA Y ． Co mp u t a t i o n a l f l u i d d y n a mi c s t u d y f o r f l o w o f n a t u r a l ga s t hr ou gh hi gh - p r e s s ur e s u pe r s on i c no z z l e sPa r t 1． Re a l g a s e f f e c t s a n d s h o c k w a v e I- j ] ．P e t r o l e u m S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y，2 0 0 8，2 6 1 5 1 7 5 7 1 7 7 2 ． E 4 ]J AS S I M E， AB D I M A， MUz Yc HKA Y ． Co m p u t a t i o n a l f l u i d d y n a mi c s t u d y f o r f l o w o f n a t u r a l g a s t h r o u g h h i g h p r e s s u r e s u p e r s o n i c n o z z l e s Pa r t 2 ． No z z l e g e o me t r y a n d v o r t i c i t y [- J ．P e t r o l e u m S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，2 0 0 8，2 6 1 5 1 7 7 3 1 7 8 5 ． 第 1期 高速膨胀天 然气 凝结流动特性 8 1 E 5 ]K AR I MI A，AB D I M A ．S e l e c t i v e d e h y d r a t i o n o f h i g h - p r e s s u r e n a t u r a l g a s u s i n g s u p e r s o n i c n o z z l e s V J ] ．C h e m i c a l En g i n e e r i n g Pr o c e s s i n g，2 0 0 9 ，4 8 1 5 6 0 5 6 8 ． E 6 ]L I U He n g we i ，L I U Z h o n g l i a n g ，F E NG Y o n g x u n ，e t a 1 ． Cha r a c t e r i s t i c s o f a s u pe r s on i c s wi r l i ng d e hy dr at i o n s y s t e m o f n a t u r a l g a s [ J ] ．C h i n e s e J C h e m E n g ，2 0 0 5 ， 1 3 1 9 - 1 2 ． [ 7 ]蒋文 明，刘 中良， 刘恒伟 ， 等．双 组分混 合物 一 维超 音 速分离管 内数值模拟 [ J ] ．石油 学报 石油加 工 ， 2 0 0 8 ， 2 4 6 6 9 7 7 0 1 ． J I ANG We n mi n g，L I U Z h o n g l i a n g ， LI U H e n g we i ， e t a 1 ． Nu me r i c a l s i m u l a t i o n o f t wo c o mp o n e n t mi x t u r e i n o n e d i me n s i o n a l s u p e r s o n i c s e p a r a t o r [ J] ． A c t a P e t r o l e i S i n i c a P e t r o l e u m P r o c e s s i n g S e c t i o n ，2 0 0 8，2 4 6 6 9 7 7 0 1 ． E 8 ]蒋文明 ， 刘 中 良， 刘恒伟 ，等．超音 速分 离管 内部 流动 的二维数值模拟与分析[ J ] ．工程热物理学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 2 2 1 1 9 2 1 2 1 ． J I ANG W e n mi n g，L I U Z h o n g l i a n g， LI U H e n gwe i ， e t a 1 ． Two di me ns i o na l s i mul a t i on a nd a n a l y s i s o f t h e f l o w i n s u p e r s o n i c s e p a r a t o r [ J ] ．J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g Th e r mo p h y s i c s ， 2 0 0 8， 2 9 1 2 21 19 21 21 ． E 9 ]文闯，曹学文 ， 张静 ， 等．基于旋流 的天然气超声速喷管 分离特性[ J - I ．石 油学报 石 油加工 ， 2 0 1 1 ，2 7 1 1 5 0 1 5 4 ． WE N C h u a n g ，C AO Xu e we n ，Z HANG J i n g ，e t a 1 ． Se p a r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f s u p e r s on i c s wi r l i n g f l o w n o z z l e f o r n a t u r a l g a s[ J ] ． Ac t a P e t r o l e i S i n i c a P e t r o l e u m P r o c e s s i n g S e c t i o n ，2 0 1 1，2 7 1 1 5 0 1 5 4 ． [ 1 O ]文闯 ，曹学文 ， 杨 燕 ，等．超 声速 旋流分 离器 内气液 两 相流流动特 性 [ J ] ．中国石 油大 学学 报 ，2 0 1 1 ，3 5 4 1 2 9 1 3 3 ． W E N Ch u a n g，CAO Xu e we n，YANG Ya n， e t a 1 ． F l o w c h a r a c t e r i s t i c s o f g a s l i q u i d t wo p h a s e f l o w i n s u p e r s o n i c s wi r l i n g s e p a r a t o r [ J ] ．J o u r n a l o f C h i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m，2 0 1 1，3 5 4 1 2 9 1 3 3 ． [ 1 1 ]马庆芬， 胡大鹏 ， 邱中华，等．超音速喷嘴涡流管气体 分离性能的数值模拟与实验 | J ] ．石油学报 石 油加工 ， 2 0 1 1，2 7 2 2 9 7 3 0 7 ． MA Qi n g f e n，HU Da p e n g， QI U Z h o n g h u a ，e t a 1 ．S i mu l a t i o n a n d e x p e r i me n t o n g a s s e pa r a t i o n pe r f o r ma nc e of a vo r t e x t ub e wi t h s u pe r s o ni c i n l e t n o z z l e s[ J] ． Ac t a P e t r o l e i S i n i c a P e t r o l e u m Pr o c e s s i n g S e c t i o n ，2 0 1 1 ，2 7 2 2 9 7 - 3 0 7 ． [ 1 2 ]马庆芬 ， 胡大鹏 ，邱中华．超音 速冷凝 分离过 程 的 自发 成核影 响因素分 析 E J ] ．石 油化 工 ，2 0 0 8 ，3 7 9 9 2 0 9 2 5 ． MA Qi n g f e n， HU Da p e n g， QI U Z h o n g h u a ． An a l y s i s o f i n f l u e n c i n g p a r a m e t e r o n s p o n t a n e o u s n u c l e a t i o n d u