1.混氫量對差壓的影響
以孔板流量計孔徑比為0.38,x(H2)為0.00、0.10、0.20、0.30為例,Fluent仿真結果壓力云圖見圖3。孔徑比為0.38、0.50、0.58的標準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,流過標準孔板的差壓會逐步上升。從數值上看,孔徑比越小,差壓隨混氫量的增加而上升的幅度越明顯,這說明氫氣對孔板的節流效應比較敏感
2.混氫量對流速的影響
以孔板孔徑比為0.38,x(H2)為0.00、0.10、0.20和0.30為例，Fluent仿真結果速度云圖見圖5。從圖5可以看出,隨著混氫量的增加,氣流流過孔板后的速度更大。圖6所示為混氫量與輸送速度的關系圖,從圖中可看出,混氫量越高,流速越高。
因此,當天然氣管道中摻入氫氣后會導致流量增大。由于氫氣的發熱量小于甲烷,若仍然采用體積計量進行貿易交接,這將會對買方不利。若采用質量計量進行貿易交接,仍然不能合理體現摻氫天然氣的實用價值,對供方不利。因此,針對混氫天然氣,建議采用能量計量進行貿易交接。
3.混氫量對流出系數的影響
采用式(2)計算得到不同混氫量下的流出系數,計算結果見圖7。從圖7可以看出:孔徑比越大,流出系數越大;在混氫量小于0.3時,混氫量的變化幾乎不會對流出系數產生影響。
4.混氫量對相對密度系數的影響
相對密度系數變化與孔板結構無關,僅與組分的變化有關,圖8所示為相對密度系數隨混氫量的變化情況。從圖8可看出,混氫量的增加會導致相對密度系數上升,這是由于氫氣的摩爾質量遠小于甲烷,混氫量的增加會導致其摩爾質量下降,進而導致相對密度系數上升。
5.混氫量對可膨脹系數的影響
圖9所示為可膨脹系數隨混氫量的變化。從圖9可以看出,隨著混氫量的增加，會導致可膨脹系數下降,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.混氫量對超壓縮系數的影響
超壓縮系數是因天然氣特性偏離理想氣體定律而采用的修正系數，其與孔板結構無關。分析在303.15K,3MPa.5MPa和7MPa條件下的超壓縮系數隨混氫量的變化(見圖10)。從圖10可以看出，超壓縮系數隨混氫量的增加而下降,壓力越大,下降幅度越大。
7.混氫量對標準孔板流量計測量準確度的影響
基于Fluent模擬結果,得到孔板前后壓力、溫度、黏度等參數,采用式(1)~式(5)計算得到的流量作為標準孔板流量計測量流量,以邊界流量作為實際流量進行對比分析,分析結果見圖11。基于本研究建立的計算模型得到標準孔板流量計的測量流量與管道截面的實際流量之間的測量誤差,其計算公式如式(8)所示。
式中:δ為測量誤差,%;qbou為實際流量,m³/s;qea為測量流量(基于本研究建立的計算模型通過Fluent模擬計算得到的標準孔板流量計流量),m2/s。
從圖11(a)可以看出隨著混氫量的增加,孔板流量計測量流量也會顯著增加。從圖11(b)可以看出,標準孔板流量計計量準確度幾乎不受混氫量變化的影響。 |
