結(jié)霜工況下空溫式深冷翅片管氣化器設(shè)計(jì)計(jì)算研究.pdf

1、空溫式深冷翅片管氣化器是通過(guò)吸收外界環(huán)境熱量并傳遞給低溫介質(zhì)使其氣化的換熱設(shè)備。因具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于低溫液體的氣化和低溫貯運(yùn)設(shè)備的自增壓系統(tǒng)中。但目前，這種氣化器的設(shè)計(jì)方法仍是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法，且沒(méi)有考慮管外結(jié)霜、管內(nèi)換熱、管內(nèi)外耦合換熱和變壓氣化等因素的影響，設(shè)計(jì)結(jié)果不合理。
　　 基于熱力學(xué)理論，分析了霜晶和汽泡成核的因素，建立了空溫式翅片管氣化器表面結(jié)霜模型，推導(dǎo)出非穩(wěn)態(tài)結(jié)霜速率的關(guān)系式，并搭建了深冷

2、豎直平板結(jié)霜實(shí)驗(yàn)裝置。利用該裝置得出霜層厚度變化、濕空氣在豎直平板附近的流動(dòng)狀態(tài)和溫度分布、霜層沿平板水平方向推移距離和熱流密度隨時(shí)間變化規(guī)律。對(duì)于低溫液體氣化過(guò)程，以臨界壓力為界，分時(shí)段建立數(shù)學(xué)模型，推出低溫液體變壓氣化所需吸熱量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　 基于以上研究和低溫液體實(shí)際的氣化過(guò)程，設(shè)計(jì)了結(jié)霜工況下該氣化器換熱計(jì)算的一套非穩(wěn)態(tài)試算法和可視化界面。以液氬為工作介質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比選取P-R方程計(jì)算工作壓力，低于臨界壓力時(shí)，依

3、據(jù)飽和溫度分液相、飽和和氣相三區(qū);超過(guò)臨界壓力時(shí)，依據(jù)臨界溫度分液相和氣相兩區(qū)，并對(duì)工作介質(zhì)和濕空氣物性進(jìn)行選取和擬合，建立各區(qū)中翅片管換熱的數(shù)值模型，采用Matlab軟件編程進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，得出翅片管長(zhǎng)度隨時(shí)間不斷延長(zhǎng)，并分析了管內(nèi)流體換熱系數(shù)及溫度、管外當(dāng)量換熱系數(shù)、霜層厚度和管外壁溫度等參數(shù)在翅片管長(zhǎng)度方向隨壓力變化的分布情況。
　　 根據(jù)上述算法，討論了翅片高度、翅片數(shù)、濕空氣速度、濕空氣溫度、相對(duì)濕度和質(zhì)量流量變化對(duì)空溫