高精度深低溫汽液相平衡實驗裝置及天然氣組分混合物汽液相平衡的實驗研究

【摘要】：天然氣是目前一次能源的三大常規(guī)能源之一,其主要成分為甲烷,也包括一定量的氮氣、乙烷等化合物。由于能源危機和環(huán)境的不斷惡化,作為優(yōu)質(zhì)潔凈能源的天然氣占一次能源消費的比重越來越大。液化天然氣(LNG)在天然氣的輸送和儲存方面具有十分明顯的優(yōu)勢。要使天然氣液化、分離、儲存和運輸?shù)冗^程中能耗最小、費用最小,就需要對液化流程進行模擬計算及優(yōu)化。而天然氣組分的汽液相平衡實驗數(shù)據(jù)為這些過程提供了依據(jù)。因此,二元混合物氮氣(N2)+甲烷(CH4),甲烷(CH4)+乙烷(C2H6)的汽液相平衡的研究對LNG工業(yè)有十分重要的意義。因此本文的主要研究內(nèi)容包括： 1)設(shè)計和搭建了一套深低溫汽液相平衡實驗裝置。本實驗裝置主要由以下兩部分組成：(1)恒溫部分；(2)測量部分。恒溫控制部分主要包括恒溫浴,平衡釜等；測量部分主要包括溫度測量系統(tǒng),壓力測量系統(tǒng)和組分測量系統(tǒng)。系統(tǒng)溫度測量的總不確定度為±0.01K；壓力測量的總不確定度為±0.65kPa,組分測量的總不確定度為±0.004。 2)對二元混合物N2+CH4在110.01K-130.01K范圍內(nèi)的等溫汽液相平衡數(shù)據(jù)進行了測定,并采用PR+MHV1混合法則,結(jié)合Wilson模型,對所測的二元混合物N2+CH4的汽液相平衡數(shù)據(jù)進行了關(guān)聯(lián),結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)具有良好的一致性,其中平均壓力相對偏差為0.75%,最大壓力相對偏差為2.25%,平均組分偏差為0.0057,最大組分偏差為0.0166。 3)對二元混合物CH4+C2H6在126.01K-140.01K范圍內(nèi)的等溫汽液相平衡數(shù)據(jù)進行了測定,并采用PR+MHV1混合法則,結(jié)合Wison模型,對所測的二元混合物CH4+C2H6的汽液相平衡數(shù)據(jù)進行了關(guān)聯(lián),結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)具有良好的一致性,平均壓力相對偏差為1.45%,最大壓力相對偏差為2.18%,平均組分偏差為0.0010,最大組分偏差為0.0120。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 氮氣+甲烷 甲烷+乙烷 汽液相平衡 狀態(tài)方程
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TE642
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 主要符號表7-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1. 課題研究的背景及意義11-14
• 1.2 相平衡測量方法14-19
• 1.2.1 相平衡的概念14
• 1.2.2 相平衡的測量方法14-19
• 1.3 (氮氣,甲烷,乙烷)混合物汽液相平衡數(shù)據(jù)的國內(nèi)外研究進展19-25
• 1.4 本論文研究內(nèi)容及總體思路25-26
• 1.4.1 論文的研究內(nèi)容25
• 1.4.2 論文的總體思路25-26
• 第2章 汽液相平衡理論與計算26-46
• 2.1 汽液相平衡的判據(jù)26
• 2.2 逸度與逸度系數(shù)26-30
• 2.2.1 逸度與逸度系數(shù)的定義26-28
• 2.2.2 純氣體逸度(系數(shù))的計算28-29
• 2.2.3 混合物中組分逸度的計算29-30
• 2.3 活度和活度系數(shù)30-32
• 2.3.1 活度和活度系數(shù)的定義30-31
• 2.3.2 活度系數(shù)模型31-32
• 2.4 汽液相平衡(VLE)的計算32-35
• 2.4.1 汽液相平衡計算類型32-33
• 2.4.2 汽液相平衡計算方法33-35
• 2.5 狀態(tài)方程計算VLE35-40
• 2.5.1 多參數(shù)狀態(tài)方程36-37
• 2.5.2 立方型狀態(tài)方程37-40
• 2.6 混合法則40-45
• 2.6.1 van der Waals型混合法則41-42
• 2.6.2 HV型混合法則42-45
• 2.6.2.1 MHV1混合法則43-44
• 2.6.2.2 WS混合法則44-45
• 2.6.3 混合法則小結(jié)45
• 2.7 本章小結(jié)45-46
• 第3章 汽液相平衡實驗研究46-57
• 3.1 實驗裝置46-54
• 3.1.1 實驗方案的確定46
• 3.1.2 實驗裝置概述46-48
• 3.1.3 恒溫控制部分48-51
• 3.1.4 測量控制部分51-54
• 3.2 實驗原理及實驗步驟54-55
• 3.2.1 實驗原理54
• 3.2.2 實驗步驟54-55
• 3.3 實驗裝置測試55-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第4章 汽液相平衡實驗結(jié)果與分析57-69
• 4.1 二元混合物的汽液相平衡實驗57-62
• 4.1.1 N_2+CH_4的汽液相平衡實驗57-60
• 4.1.2 CH_4+C_2H_6混合物的汽液相平衡實驗60-62
• 4.2 二元混合物實驗數(shù)據(jù)的結(jié)果與討論62-68
• 4.2.1 N2+CH4體系汽液相平衡結(jié)果與討論62-65
• 4.2.2 CH_4+C_2H_6體系汽液相平衡結(jié)果與討論65-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第5章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 主要結(jié)論69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 參考文獻71-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文78

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