1 緒論

1．1 研究的背景與意義

1．2 國內外研究現狀

1．3 主要研究內容與技術路線

1．4 主要成果及創新點

2 氣體動力學基礎

2．1 氣體一維定常流動的基本方程組

2．2 氣體的一維定常等熵流動

2．3 一維等熵流的三種特定狀態

2．4 一維等熵流氣體參數的各種常用關系式

2．5 氣流參數與管道截面積的關系

2．6 噴管的性能參數

2．7 噴管的流動特性

2．8 拉法爾噴管流動狀態的計算

2．9 膨脹波與激波

3 天然氣收斂-擴張噴管設計

3．1 收斂-擴張噴管幾何結構

3．2 天然氣焓熵計算

3．3 天然氣在噴管中的流動模型及求解

3．4 實例計算與結果分析

3．5 本章小結

4 天然氣高速流動凝結模型

4．1 液滴成核理論及其修正

4．2 液滴成長理論

4．3 高速天然氣在噴管內的凝結

4．4 實例計算與結果分析

4．5 本章小結

5 三角翼參數設計及水洞實驗研究

5．1 大后掠角細長三角翼氣動原理

5．2 三角翼幾何參數設計

5．3 水洞實驗

5．4 本章小結

6 高速流體繞三角翼流動的數值模擬

6．1 控制方程

6．2 求解條件

6．3 網格劃分

6．4 方程的數值求解

6．5 模擬結果與分析

6．6 本章小結

7 氣液兩相流體旋流機理與規律

7．1 液滴受力分析

7．2 液滴運動方程的建立與簡化

7．3 壓降與分離效率模型

7．4 實例計算與結果分析

7．5 本章小結

8 流動全過程的數值仿真

8．1 幾何模型

8．2 計算網格、邊界條件與計算過程

8．3 系統典型流場的結果分析

8．4 旋流分離系統中回壓段內的流動分析

8．5 本章小結

9 結論與建議

9．1 主要結論

9．2 進一步研究的建議

附錄A 常規天然氣氣水分離方法

A．1 低溫冷卻法

A．2 液體吸收法

A．3 固體吸附法

附錄B 用M—H方程計算天然氣的焓熵值

B．1 實際氣體的M—H方程

B．2 余函數法基本原理

B．3 實際氣體的余焓方程

B．4 實際氣體的余熵方程

B．5 天然氣混合氣體的焓熵計算

參考文獻2100433B

《天然氣跨音速氣水分離技術》從天然氣跨音速氣水分離技術的實際出發，結合國內外最新進展和成就，反映了天然氣跨音速氣水分離理論的最新研究成果。《天然氣跨音速氣水分離技術》由石油工業出版社出版。

天然氣膜分離技術是利用特殊設計和制備的高分子氣體分離膜對天然氣中酸性組分的優先選擇滲透性，當原料天然氣流經膜表面時，其酸性組分(如H₂O、CO₂和少量H₂S)優先透過分離膜而被脫除掉。它具有以下技術特點：

(1)利用天然氣自身壓力作為凈化的推動力，幾乎無壓力損失；

(2)無試劑加人，屬“干法”凈化，凈化過程中無額外材料消耗，無須再生，無二次污染；

(3)工藝相容性強，具有同時脫除性；

(4)工藝簡單，組裝方便；易操作，易橇裝；

(5)技術單元使用靈活；

(6)占地面積小。與其他幾種脫水方法相比占地面積小，運轉維修方便，所能達到的脫水露點范圍較寬。另外，膜法脫水裝置規模主要由膜組件的數量決定，裝置規模較為靈活，因此，天然氣膜法脫水不僅適用于凈化廠集中脫水和集氣站小站脫水，同時也能夠靈活方便地應用于邊遠井站單井脫水。將避免單井至脫硫廠輸送含硫天然氣管道腐蝕嚴重爆管事故發生，管道積水產生的管輸效率低等影響正常、安全生產的問題。

若天然氣中含有水分，則在液化裝置中，水在低于零度時，將以冰或霜的形式凍結在換熱器的表面和節流閥的工作部分。另外，天然氣和水會形成天然氣水合物，它是半穩定的固態化合物，可以在零度以上形成，它不僅可以導致管線堵塞，也可造成噴嘴和分離設備的堵塞。水合物形成溫度的影響因素主要有以下三個方面：(1)混合物中重烴特別是異丁烷的含量；(2)混合物的組分，即使密度相同而組分不同，氣體混合物形成水合物的溫度也大不相同；(3)壓力越高，生成水合物的起始溫度也越高。

為了避免天然氣中由于水的存在造成堵塞現象，通常需在高于水合物形成溫度時就將原料氣中的游離水脫除，使其露點達到-100℃以下。常用的天然氣脫水方法有冷卻法吸收法和吸附法等。天然氣脫水的必要性如下：

(1)水的析出將降低輸氣量，增加動力消耗；

(2)水的存在將加速H₂S或CO，對管線和設備的腐蝕；

(3)導致生成水合物，使管線和設備堵塞。

因上述三方面原因，有必要對天然氣進行脫水處理。天然氣脫水方法有冷卻脫水、吸收脫水、吸附脫水、膜分離技術脫水。