空溫式液化天然氣氣化器傳熱性能研究.pdf

1、隨著能源的日益短缺及環(huán)境保護(hù)政策的大力實(shí)施,空溫式氣化器以其清潔、能耗低的優(yōu)勢在液化天然氣(LiquefiedNaturalGas,簡稱LNG)氣化站內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。我國自主設(shè)計(jì)制造的空溫式氣化器仍停留在較低水平,缺乏自主創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì),一般是依據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制造和設(shè)計(jì)?？諟厥綒饣鞯膫鳠嵝阅苎芯渴且豁?xiàng)十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)性工作,可為空溫式氣化器的合理選型及經(jīng)濟(jì)評價(jià)提供理論依據(jù),也可作為工程設(shè)計(jì)的參考,具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　依據(jù)我國進(jìn)

2、口LNG的組成特點(diǎn),確定本文中LNG的氣樣組成,選用適用于各個(gè)熱物性參數(shù)的混合規(guī)則以及計(jì)算模型,計(jì)算了LNG(NG)混合物的熱物性參數(shù)并擬合了以溫度為自變量的多項(xiàng)式函數(shù)。依據(jù)泡點(diǎn)和露點(diǎn)的定義式,編寫程序計(jì)算特定壓力和組分下LNG的泡點(diǎn)與露點(diǎn)溫度,為后續(xù)的數(shù)值模擬打下基礎(chǔ)。
　　建立LNG在空溫式翅片管氣化器內(nèi)氣化的數(shù)值計(jì)算模型。對翅片管內(nèi)沸騰相變和管外空氣側(cè)自然對流的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行分析,確定了本文研究的流動(dòng)區(qū)域主要屬于湍流流態(tài),

3、空氣流動(dòng)可視為“純”自然對流;對于計(jì)算模型中的流固耦合傳熱問題,采用shadow面的方法確保耦合界面熱邊界條件的一致;用混合物模型處理管內(nèi)LNG兩相流動(dòng),編寫UDF函數(shù)來描述LNG的氣化過程。
　　對空溫式氣化器單根翅片管進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了溫度場、速度場及空氣對流傳熱系數(shù)的分布,并分析了空氣溫度和入口流速對翅片管傳熱性能的影響。經(jīng)過整理和分析,發(fā)現(xiàn)空氣溫度越高,翅片管傳熱性能越好,天然氣出口溫度越高;隨著入口流速的增大,總換熱量

4、增大,但天然氣出口溫度降低,即對于特定結(jié)構(gòu)參數(shù)的翅片管來說,存在最優(yōu)入口流速。
　　對空溫式氣化器相鄰兩根翅片管進(jìn)行數(shù)值模擬,對比分析了單柱管與單管傳熱性能的差異以及翅間距對兩根翅片管傳熱性能的影響,綜合考慮翅片管總換熱量和單位體積換熱量隨翅間距的變化規(guī)律,確定了翅片管的最優(yōu)翅間距。
　　對由9根翅片管組成的空溫式氣化器進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了空溫式氣化器橫截面的空氣速度場分布,并選定不同空間位置的3根單柱管為主要研究對象,對比