天然氣液化冷箱并聯(lián)配管的流體均布優(yōu)化研究.pdf

1、并聯(lián)管路流體分布不均一直是困擾換熱器發(fā)展的一大難題，而對(duì)于多相流來說，流動(dòng)機(jī)理更加復(fù)雜，控制其在換熱器內(nèi)均勻分配也更加困難。目前，隨著能源需求的高速增加，以及出于保護(hù)生態(tài)環(huán)境的迫切要求，天然氣作為一種清潔能源，其需求量大幅提升，作為液化天然氣的核心設(shè)備一冷箱，也面臨著大型化、高參數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，冷箱內(nèi)的流體均配對(duì)冷箱內(nèi)部熱量傳遞和液化性能參數(shù)有重要影響。
　　以天然氣的液化生產(chǎn)為研究應(yīng)用背景，研究了大型冷箱內(nèi)板翅式換熱器配管系統(tǒng)的流

2、體均配特性，探討了不同流動(dòng)工況、配管結(jié)構(gòu)及兩相流物性形態(tài)對(duì)其內(nèi)流體分布與流阻的影響，分析了板翅式換熱器配管系統(tǒng)內(nèi)工況、流體動(dòng)力學(xué)特性以及配管結(jié)構(gòu)與流體分配不均之間的關(guān)系，提出了相應(yīng)的板翅式換熱器配管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)提高大型冷箱的產(chǎn)品性能，以及實(shí)際冷箱設(shè)計(jì)、加工及制造具有一定指導(dǎo)意義。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　針對(duì)板翅式換熱器并聯(lián)運(yùn)行的情況，構(gòu)建板翅式換熱器入口配管的二維物理模型，采用MIXTURE方法對(duì)不同氣液比率、液滴

3、粒徑、氣液相對(duì)速度下的流動(dòng)進(jìn)行了研究，獲得了入口配管內(nèi)壓力場、速度場、氣液相的體積分?jǐn)?shù)分布等相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了流量分配不均勻度與氣液比、液滴大小、氣液速度比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到氣液兩相流中，作為次要相的液相中液滴粒徑較大時(shí)，流體分布比較均勻;在氣液之間存在相對(duì)滑移速度，滑移速度越小即氣液兩相的速度越接近，流體分布情況越好，在氣液兩相的速度相等時(shí)，各支管的出口流量不均勻度最小。
　　分析了不同結(jié)構(gòu)的兩種配管（A型配管與B型配管）結(jié)構(gòu)的

4、流體分布特性，對(duì)比了不同流動(dòng)工況下的流體分布情況，并分析了兩種配管內(nèi)的流場，得出B型配管結(jié)構(gòu)在流體均布方面要優(yōu)于A型配管。在B型配管結(jié)構(gòu)上，改變其入口管管徑與出口支管管徑，分析了不同管徑比下的流體不均勻度，結(jié)果顯示，管徑比越小的情況，配管內(nèi)流體分布越均勻，且在同樣的管徑比下，其它參數(shù)不變時(shí)，支管管徑越小，流體的不均勻度越小。
　　在二維數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上建立了配管的三維物理模型。在三維配管模型下研究了配管入口管與支管之間的夾角對(duì)流體