文章标题：不同压力下氢气超声速膨胀凝结特性

文章作者：边江1，张泽瑜1，甘宇2，杨文3，赵子源1，曹学文1
关 键 字：氢气；液化；超声速；凝结特性；Laval喷管
文章摘要：

氢气液化所需温度远低于天然气，需要设置更繁琐的深冷环节，液化流程复杂、占地面积大、投资成本高。超声速膨胀液化是一种新兴的气体液化分离技术，具有流程密闭、节能环保、成本低等优势。因此，提出将超声速膨胀液化技术引入氢气液化领域，并且为探究其可行性，基于流体力学计算软件FLUENT中的SIMPLE算法和k-ω湍流模型，采用Gyarmathy液滴生长模型，研究了氢气在不同入口压力（1.05 MPa、1.10 MPa、1.15 MPa）条件下的超声速流动与凝结特性。结果表明，氢气高速膨胀引起的低温效应将使氢气自发凝结，导致在短距离内快速形成液滴，证实了超声速氢气液化技术的可行性；氢气入口压力的提高，可有效增加氢气在Laval喷管入口的过冷度，从而使得气体凝结起始位置前移，增大液滴粒径，提高Laval喷管液化效率。