入口温度が天然ガス混合物の超音速液化特性に与える影響を明らかにするため、本論文では二成分天然ガス混合物の超音速凝縮流れの数学モデルを構築し、異なる入口温度におけるラバルノズル内のメタン-エタン混合ガスの自発凝縮過程を研究した。結果は以下の通りである。ラバルノズルの入口圧力および組成を一定に保つと、入口温度を下げることで混合ガスの核生成位置が前方に移動し、核生成率、液滴半径、液滴成長率、液滴数、液相質量分率が増加し、凝縮液化効率が向上する。本論文で設計したラバルノズル構造を用い、入口圧力6 MPa、入口温度265 K、メタン含有率90％、エタン含有率10％の条件下で、ラバルノズル内で得られる最大核生成率は0.982 2×10²¹（m³·s）⁻¹、最大液滴半径は4.719 4×10⁻⁷ m、単位質量あたりの最大液滴数は5.070 4×10¹⁴ kg⁻¹、最大液相質量分率は7.812 1％であった。入口温度が275 Kを超えると、ラバルノズルの液化効率は急激に低下する。実際の生産では、入口温度を下げ、ノズルと外部環境との熱交換を減らすなどの対策により、天然ガスの凝縮を促進し、ラバルノズルの液化効率を向上させることができる。

天然ガス;液化;ラバルノズル;入口温度;凝縮