Die Überschall-Expansion mit Kühlung in Kombination mit der Wirbelabscheidungstechnologie ist eine neue Methode zur Gasverflüssigung und -trennung, die in den letzten Jahren hauptsächlich zur Trennung von Komponenten mit hohem Taupunkt in mehrkomponentigen Gasen angewendet wurde. Es werden zwei typische Bauformen des Überschall-Wirbelseparators vorgestellt; es wird die theoretische Entwicklung, numerische Simulation, experimentelle Untersuchung und molekulare Simulation des kondensationsbedingten Phasenübergangs in der Laval-Düse zusammengefasst; Probleme von Stoßwellen und die Strukturoptimierung im Überschall-Wirbelseparator werden analysiert; zahlreiche Experimente und Feldanwendungen haben gezeigt, dass der Überschall-Wirbelseparator energieeffizient, umweltfreundlich, ohne bewegliche Teile und ohne Zugabe von Chemikalien ist und bereits weit verbreitet in der Erdgasaufbereitung eingesetzt wird. Zukünftige Forschung kann sich auf die Mechanismen des kondensationsbedingten Phasenübergangs in ein- und mehrkomponentigen Gasen sowie auf die Verbesserung der Verflüssigungseffizienz konzentrieren, um die Anwendung der Überschall-Wirbelseparationstechnologie in kryogenen Mittel- und Niedertemperaturbereichen für Wasserstoff und Helium in der Verflüssigungs- und Kühltechnik zu fördern.

Überschall-Wirbelseparator; Laval-Düse; Stoßwelle; Strukturoptimierung