1.混氫量對(duì)差壓的影響
以孔板流量計(jì)孔徑比為0.38,x(H2)為0.00、0.10、0.20、0.30為例,Fluent仿真結(jié)果壓力云圖見(jiàn)圖3。孔徑比為0.38、0.50、0.58的標(biāo)準(zhǔn)孔板的差壓隨混氫量的變化如圖4所示。
從圖4可以看出,隨著混氫量的增加,流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)孔板的差壓會(huì)逐步上升。從數(shù)值上看,孔徑比越小,差壓隨混氫量的增加而上升的幅度越明顯,這說(shuō)明氫氣對(duì)孔板的節(jié)流效應(yīng)比較敏感
2.混氫量對(duì)流速的影響
以孔板孔徑比為0.38,x(H2)為0.00、0.10、0.20和0.30為例，F(xiàn)luent仿真結(jié)果速度云圖見(jiàn)圖5。從圖5可以看出,隨著混氫量的增加,氣流流過(guò)孔板后的速度更大。圖6所示為混氫量與輸送速度的關(guān)系圖,從圖中可看出,混氫量越高,流速越高。
因此,當(dāng)天然氣管道中摻入氫氣后會(huì)導(dǎo)致流量增大。由于氫氣的發(fā)熱量小于甲烷,若仍然采用體積計(jì)量進(jìn)行貿(mào)易交接,這將會(huì)對(duì)買(mǎi)方不利。若采用質(zhì)量計(jì)量進(jìn)行貿(mào)易交接,仍然不能合理體現(xiàn)摻氫天然氣的實(shí)用價(jià)值,對(duì)供方不利。因此,針對(duì)混氫天然氣,建議采用能量計(jì)量進(jìn)行貿(mào)易交接。
3.混氫量對(duì)流出系數(shù)的影響
采用式(2)計(jì)算得到不同混氫量下的流出系數(shù),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖7。從圖7可以看出:孔徑比越大,流出系數(shù)越大;在混氫量小于0.3時(shí),混氫量的變化幾乎不會(huì)對(duì)流出系數(shù)產(chǎn)生影響。
4.混氫量對(duì)相對(duì)密度系數(shù)的影響
相對(duì)密度系數(shù)變化與孔板結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān),僅與組分的變化有關(guān),圖8所示為相對(duì)密度系數(shù)隨混氫量的變化情況。從圖8可看出,混氫量的增加會(huì)導(dǎo)致相對(duì)密度系數(shù)上升,這是由于氫氣的摩爾質(zhì)量遠(yuǎn)小于甲烷,混氫量的增加會(huì)導(dǎo)致其摩爾質(zhì)量下降,進(jìn)而導(dǎo)致相對(duì)密度系數(shù)上升。
5.混氫量對(duì)可膨脹系數(shù)的影響
圖9所示為可膨脹系數(shù)隨混氫量的變化。從圖9可以看出,隨著混氫量的增加，會(huì)導(dǎo)致可膨脹系數(shù)下降,在低孔徑比的情況下，其下降幅度要大于高孔徑比,但整體下降幅度較小
6.混氫量對(duì)超壓縮系數(shù)的影響
超壓縮系數(shù)是因天然氣特性偏離理想氣體定律而采用的修正系數(shù)，其與孔板結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。分析在303.15K,3MPa.5MPa和7MPa條件下的超壓縮系數(shù)隨混氫量的變化(見(jiàn)圖10)。從圖10可以看出，超壓縮系數(shù)隨混氫量的增加而下降,壓力越大,下降幅度越大。
7.混氫量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響
基于Fluent模擬結(jié)果,得到孔板前后壓力、溫度、黏度等參數(shù),采用式(1)~式(5)計(jì)算得到的流量作為標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量流量,以邊界流量作為實(shí)際流量進(jìn)行對(duì)比分析,分析結(jié)果見(jiàn)圖11。基于本研究建立的計(jì)算模型得到標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的測(cè)量流量與管道截面的實(shí)際流量之間的測(cè)量誤差,其計(jì)算公式如式(8)所示。
式中:δ為測(cè)量誤差,%;qbou為實(shí)際流量,m³/s;qea為測(cè)量流量(基于本研究建立的計(jì)算模型通過(guò)Fluent模擬計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)流量),m2/s。
從圖11(a)可以看出隨著混氫量的增加,孔板流量計(jì)測(cè)量流量也會(huì)顯著增加。從圖11(b)可以看出,標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度幾乎不受混氫量變化的影響。 |
