توجه به افزایش بهای انرژی، محدودیت منابع تولید و حفظ محیط زیست، لزوم کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف آن را از یک سو و استفاده از منابع انرژی پاک را از سوی دیگر نمایان می سازد. پژوهش ها و مطالعه بر روی واحدهای مایع سازی گاز طبیعی جهت بهبود آن ها و کاهش مصرف انرژی در این واحدها اهمیت ویژه ای دارد. برای ارسال گاز از طریق خطوط لوله به مناطق مصرفی باید فشار گاز را بالا برد تا امکان انتقال آن فراهم شود. اما در هنگام استفاده در منازل دوباره باید فشار را پایین آورد که این کاهش فشار در ایستگاههای تقلیل فشار انجام می شود. طی این کاهش فشار، دمای جریان نیز کاهش پیدا می کند که خود باعث ایجاد بار سرمایشی می شود. در شرایط فعلی این بار سرمایشی عملا هدر می رود یک راه برای بازیابی این بار سرمایشی استفاده از سیکل های کوچک تولید گاز مایع برای تبدیل درصدی از گاز ورودی به ایستگاه، به گاز مایع می باشد. از این رو در این تحقیق ابتدا به بررسی سیکل های مختلف تولید گاز طبیعی مایع (پریکو1، مینی و سیکل با اکسپندر) پرداخته شده، سیکل های مورد نظر در نرم افزار هایسیس2 تحلیل شده است و تاثیر عواملی از جمله فشار، دما و نرخ گاز ورودی طبیعی و همچنین کار مصرفی سیکل بررسی شده، تا انرژی مصرفی در سیکل تولید گاز طبیعی مایع حداقل شود. سپس کاربرد این سیکل ها در ایستگاه تقلیل فشار مورد بررسی قرار می گیرد و مقایسه استفاده این سیکل ها به تنهایی و در ایستگاه تقلیل فشار انجام شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از سیکل تولید گاز طبیعی مایع در ایستگاه تقلیل فشار مقدار کار مصرفی به ازای واحد تولید گاز مایع را به طور چشمگیری کاهش می دهد. افزایش فشار و کاهش دمای گاز ورودی نیز مقدار کار مصرفی به ازای واحد تولید گاز مایع را کاهش می دهد.

با توجه به سادگی، ارزانی، قابلیت اطمینان بالا در تولید جریان سرد و گرم نقطه ای، کاربرد موثر در صنعت گاز و در کنار آن عدم وجود مطالعات کاربردی بر روی گاز طبیعی به عنوان سیال عامل لوله گردبادی، لزوم بررسی علمی بیشتر بر روی لوله گردبادی آشکار می گردد. هدف در این پایان نامه، ارائه لوله گردبادی با راندمان بالا است که بتواند با گاز طبیعی به عنوان سیال عامل به خوبی کار کند. پارامترهای اصلی در رسیدن به این هدف، یعنی افزایش بازده لوله گردبادی، عبارتند از نسبت اندازه اجزائ مختلف لوله گردبادی، میدان جریان و دمایی درون لوله گردبادی و پارامترهای ترموفیزیکی جریان سیال. بطور کل، مطالعات انجام شده در این رساله، در سه بخش جمع بندی شده است. مطالعات تجربی، مطالعات عددی و کاربردهای لوله گردبادی در صنعت گاز طبیعی.