입구 온도가 천연가스 혼합물의 초음속 액화 특성에 미치는 영향을 밝히기 위해 본 논문에서는 이성분 천연가스 혼합물의 초음속 응축 흐름 수학 모델을 구축하고, 다양한 입구 온도에서 라발 노즐 내 메탄-에탄 혼합가스의 자발 응축 과정을 연구하였다. 결과에 따르면 라발 노즐 입구 압력과 조성을 일정하게 유지할 때, 입구 온도를 낮추면 혼합가스의 핵형성 위치가 앞으로 이동하고, 핵형성률, 액적 반경, 액적 성장률, 액적 수, 액상 질량 분율이 모두 증가하여 응축 액화 효율이 향상된다. 본 논문에서 설계한 라발 노즐 구조를 사용했을 때, 입구 압력이 6 MPa, 입구 온도가 265 K, 메탄 함량이 90%, 에탄 함량이 10%인 조건에서 라발 노즐 내 최대 핵형성률은 0.982 2×10²¹ (m³·s)⁻¹, 최대 액적 반경은 4.719 4×10⁻⁷ m, 단위 질량당 최대 액적 수는 5.070 4×10¹⁴ kg⁻¹, 최대 액상 질량 분율은 7.812 1%로 나타났다. 입구 온도가 275 K 이상일 때 라발 노즐 액화 효율은 급격히 감소한다. 실제 생산에서는 입구 온도를 낮추고 노즐과 외부 환경 간 열 교환을 줄이는 등의 조치를 통해 천연가스 응축을 촉진하고 라발 노즐의 액화 효율을 향상시킬 수 있다.

천연가스; 액화; 라발 노즐; 입구 온도; 응축