天然氣壓縮機(jī)多組分混合工質(zhì)物性計(jì)算研究

【摘要】：天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源,可從根本上改善環(huán)境質(zhì)量,是21世紀(jì)最重要的 能源之一。大型透平式壓縮機(jī)是天然氣運(yùn)輸與液化、石油裂解與冶煉、煤液化、化工生 產(chǎn)與鋼鐵制造等能源工業(yè)的重要耗能設(shè)備,也是航空發(fā)動機(jī)等動力設(shè)備的重要組成部分。 壓縮機(jī)是否高效穩(wěn)定運(yùn)行直接影響整個化工及能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可持續(xù)性。 大型天然氣壓縮機(jī)的熱力設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中,介質(zhì)物性計(jì)算是首要解決的關(guān)鍵問題之一。本文基于與企業(yè)合作開發(fā)的“壓縮機(jī)輕重介質(zhì)物性計(jì)算程序”項(xiàng)目的一部分,首先 以Peng-Robinson狀態(tài)方程為基礎(chǔ)對天然氣混合物真實(shí)物性參數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行研究, 包括壓縮因子、比熱、熵、焓、逸度系數(shù)、露點(diǎn)溫度、粘度以及混合物汽化率等物性參 數(shù)。其中,為了探討天然氣混合氣體真實(shí)露點(diǎn)溫度的準(zhǔn)確計(jì)算方法,本文基于氣液平衡 理論,采用改進(jìn)的二分法迭代求解,針對不同組分天然氣混合氣體,開展了理想系統(tǒng)與 真實(shí)系統(tǒng)露點(diǎn)溫度的計(jì)算方法的研究,并且針對高于臨界點(diǎn)的露點(diǎn)溫度求解問題提出了 相應(yīng)的解訣方案。其次,本文也重點(diǎn)討論了天然氣物性計(jì)算方法在壓縮機(jī)輕重介質(zhì)物性計(jì)算程序中的 應(yīng)用,介紹了天然氣物性計(jì)算程序的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)思想以及最終程序框架,并列出了 部分程序代碼。本文結(jié)合具體工程實(shí)例計(jì)算了40組不同組成的天然氣物性參數(shù),共90 個狀態(tài)點(diǎn),并借助化工流程模擬軟件Aspen Properties和物性計(jì)算軟件Refprop對天 然氣物性計(jì)算程序進(jìn)行對比驗(yàn)證并分析其準(zhǔn)確性。其中,本文詳細(xì)討論了壓縮因子與露 點(diǎn)溫度計(jì)算的準(zhǔn)確性問題,并對相關(guān)計(jì)算問題給予了解釋說明,完善了計(jì)算方法。最后, 本文提供了壓縮機(jī)部分熱力設(shè)計(jì)過程的計(jì)算實(shí)例,用于驗(yàn)證天然氣物性計(jì)算的研究對天 然氣壓縮機(jī)熱力設(shè)計(jì)的重要性。綜上所述,開展天然氣壓縮機(jī)真實(shí)氣體物性計(jì)算方法的研究,開發(fā)擁有自主知識產(chǎn) 權(quán)的物性計(jì)算程序,增強(qiáng)天然氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)和優(yōu)化水平,對提升透平設(shè)備的性能與可靠 性具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：壓縮機(jī) 天然氣 物性 Peng-Robinson方程
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題的背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀9-17
• 1.3 本文的研究內(nèi)容17-19
• 2 計(jì)算程序編譯工具與開發(fā)環(huán)境19-24
• 2.1 計(jì)算程序開發(fā)工具選擇及概述19
• 2.2 Fortran語言及CVF簡介19-21
• 2.2.1 Fortran語言簡介19
• 2.2.2 CVF簡介19-21
• 2.3 軟件工程介紹21-24
• 2.3.1 軟件設(shè)計(jì)概述21
• 2.3.2 軟件設(shè)計(jì)模型的作用21-22
• 2.3.3 軟件設(shè)計(jì)原則和策略22
• 2.3.4 軟件設(shè)計(jì)后續(xù)工作22-24
• 3 天然氣壓縮機(jī)多組分工質(zhì)物性計(jì)算數(shù)學(xué)模型24-43
• 3.1 天然氣物性計(jì)算數(shù)學(xué)模型24-42
• 3.1.1 壓縮因子26-27
• 3.1.2 壓縮性函數(shù)、導(dǎo)數(shù)壓縮因子及定熵指數(shù)27-28
• 3.1.3 焓、熵及逸度系數(shù)28-29
• 3.1.4 比熱及虛擬臨界參數(shù)29-31
• 3.1.5 飽和蒸汽壓力31-32
• 3.1.6 露點(diǎn)溫度32-38
• 3.1.7 氣液相平衡38-41
• 3.1.8 粘度41-42
• 3.2 本章小結(jié)42-43
• 4 多組分天然氣物性計(jì)算程序的開發(fā)及計(jì)算結(jié)果的分析43-61
• 4.1 程序結(jié)構(gòu)框架43-46
• 4.2 程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)算結(jié)果分析46-52
• 4.2.1 天然氣組分及工況46-47
• 4.2.2 物性數(shù)據(jù)來源47
• 4.2.3 基礎(chǔ)物性參數(shù)計(jì)算與分析47-52
• 4.3 露點(diǎn)溫度計(jì)算與分析52-54
• 4.4 氣液相平衡計(jì)算與分析54-55
• 4.5 粘度計(jì)算與分析55-56
• 4.6 壓縮機(jī)熱力設(shè)計(jì)算例56-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 5 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

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