Энергоразделение в сверхзвуковом потоке углекислого газа
Автор: Сергей Станиславович Попович
Соавторы: Леонтьев А.И., Здитовец А.Г., Киселёв Н.А., Виноградов Ю.А.
Организация: НИИ механики МГУ
Под термином «энергоразделение» понимается перераспределение полной температуры в потоке газа без совершения им внешней работы и теплообмена с окружающей средой. На входе в устройство энергоразделения – исходно сжатый газ, на выходе – охлажденный и подогретый газовые потоки. В технике известен способ сверхзвукового безмашинного энергоразделения газового потока (труба Леонтьева) [1]. Принцип действия способа: сжатый газ делится на два потока, первый разгоняется до сверхзвуковой скорости, а второй – дозвуковой поток – направляется с противоположной стороны от разделяющей потоки перегородки. В результате взаимодействия через теплопроводную перегородку сверхзвуковой поток разогревается, а дозвуковой охлаждается.
Одним из возможных применений способа сверхзвукового безмашинного энергоразделения является создание технологии предотвращение гидратообразования при редуцировании давления природного газа на газораспределительных станциях [2]. Интегральный дроссель-эффект снижения температуры природного газа составляет 4-6 градусов при снижении давления на 1 МПа. К гидратообразующим компонентам природного газа относятся метан, этан, пропан, изобутан, углекислый газ, сероводород и некоторые другие. Ранее было показано, что дроссель-эффект охлаждения газа при работе устройства на воздухе полностью перекрывается нагревом сверхзвукового потока от дозвукового.
В рамках данной работы проводится исследование прототипа устройства сверхзвукового безмашинного энергоразделения при работе на гидратообразующем компоненте природного газа – углекислом газе. В задачи исследования входило измерение распределения статического давления и температурного дроссель-эффекта при течении в канале сверхзвукового потока воздуха и углекислого газа в сравнении с течением в канале с дроссельной шайбой, а также оценка уровня нагрева сверхзвукового потока углекислого газа в исследуемом устройстве.
1.Leontiev A.I., Popovich S.S., Vinogradov U.A., Strongin M.M. Experimental research of supersonic aerodynamic cooling effect and its application for energy separation efficiency // Proceedings of the 16th International Heat Transfer Conference, IHTC-16. 2018. V. 212244. 8 p.
2.Попович С.С., Здитовец А.Г., Киселев Н.А., Макарова М.С. Использование метода сверхзвукового безмашинного энергоразделения при редуцировании давления природного газа // Тепловые процессы в технике. 2019. № 1. С. 2-15.
