LNG系列板翅式换热器的研究与开发

介绍了一级制冷五股流板翅式换热器、二级制冷四股流板翅式换热器、三级制冷三股流板翅式换热器和混合制冷剂多股流板翅式主换热器的板束结构特征、制冷工艺与混合制冷剂制冷原理。展望了LNG系列板翅式换热器的重要研究方向以及需要进一步解决的关键科学问题。     

天然气液化用绕管换热器建造技术标准分析

绕管换热器具有单位体积换热面积大、传热效果好、温差补偿性能好、操作弹性大、易实现多股流大型化的优点,成为大型天然气液化工厂的主低温冷箱。LNG(液化天然气)绕管换热器将气态、常温的天然气冷却至-162℃,得到液态的LNG,是天然气液化工艺装置的核心设备之一。国内绕管换热器设计建造标准的缺失制约着该设备在天然气处理行业的应用。简述了LNG绕管换热器材料选型、建造、验收环节技术要求。     

基于EDR的板翅式换热器的设计

介绍EDR软件应用于多股流板翅式换热器的传热计算,通过实例分析了不同类型翅片,通道排列和通道分配等因素对多股流板翅式换热器计算结果的影响。结果显示在压力降允许的范围内,选择合适的翅片,合理的通道排列和分配可以优化换热器的设计方案,节省成本。     

平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型

板翅式换热器动态特性的复杂性在于其通道间有翅片导热存在．本文从分析翅片的定态和非定态导热过程入手,建立了包括考虑隔板热容的通用平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型．该数学模型能以热阻网络图形式加以描述,通过对热阻网络的变换,获得了可快速求解的三对角阵代数方程组．用此模型计算了两股流板翅式换热器和四股流板翅式换热器的动态响应过程,对流体流量（或进口温度）扰动,理论的预测结果与实验数据相当一致．     

板翅式换热器技术的发展与应用

阐述了板翅式换热器的基本结构、翅片类型以及传热机理。从钎焊工艺、新型材料开发和计算机辅助系统三个方面,探讨了板翅式换热器技术近些年的发展历程和发展方向。简述了板翅式换热器在多股流复杂换热过程中的应用,并展望了板翅式换热器在新能源开发等领域的发展前景。     

小型LNG装置缠绕管换热器的设计

缠绕管换热器在天然气液化、空气分离、低温甲醇洗等低温领域有广泛的应用。提出一种可用于缠绕管换热器的设计方法,基于该方法采用分段微元法编写了缠绕管换热器设计程序;并运用该程序对已有换热器进行核算,验证了设计方法的可靠性;同时设计了用于小型LNG装置的缠绕管换热器,为工程上设计用于LNG装置的多股流缠绕管式换热器提供参考。     

超临界LNG新型换热器耦合传热模拟研究

利用液-固-液耦合传热的数值模拟方法研究超临界LNG在板翅式换热器内的流动与换热特性,此方法通过对称性以及周期性可以完整地模拟出整个板翅式换热器,重点研究不同流道形状、不同入口速度以及梯形流道弯曲角度对板翅式换热器换热性能的影响,为利用LNG冷能的板翅式换热器的优化设计提供参考和借鉴。结果表明:翅片波形是梯形时的换热性能大约是翅片波形是三角形的1.8倍,LNG进口速度越大,换热性能越好,随着梯形弯曲角度的增加,换热器具有更加优越的换热性能,弯曲角度为30°翅片的换热性能大约是15°的1.6倍。     

低温多股流板翅式换热器设计优化方法研究进展

针对多股流体流动换热、复杂翅片结构优化、多重通道排布匹配以及低温工程应用等特点,本文归纳分析了低温多股流板翅式换热器结构设计中凸显的流股换热匹配、通道分配排列、多物理场叠加以及低温特殊工况下的应用等问题。总结了在通道结构优化与零部件设计中,通过翅片通道传热流动特性及相关性能评价方法来指导结构选型。文章还深入分析国内外现状,讨论了板翅式换热器的研究热点与发展方向。文章指出低温多股流板翅式换热器应用于大型空分等石化工业流程中优势明显,可显著提高气体液化率,降低实际能耗,进而提升系统运行效率。因此,对于实际应用中可能遇到的设计问题,应考虑结合局部换热网络与多流股匹配、翅片结构设计与通道排列算法优化、多场仿真与试验研究等手段形成合理优化方法和设计框架,来摆脱目前传统经验试凑所带来的限制。     

序列数编码的遗传算法柔性优化多股流板翅式换热器通道排列

实数编码的遗传算法在优化多股流板翅式换热器通道排列中进行个体间交叉、变异操作后,存在无法保证各流体的通道数恒定不变的问题。对此,以通道的热负荷累积均方差为目标函数,建立通道排列的优化模型,提出基于序列数编码方式的改进遗传算法进行多股流板翅式换热器通道优化设计,实现了个体间交叉和变异遗传操作。对一包含4个流股57个通道的板翅式换热器通道排列进行优化,并通过多工况点设计对系统柔性进行分析。结果表明:本文优化设计方案的累积热负荷均方差为3562.9W,比文献经验值小2.7%,相比于实数编码遗传算法得到的结果,减少了15.1%,且累积热负荷在零线上下均匀波动。文章表明序列数编码的遗传算法增加了遗传算法种群中个体的多样性,提高了搜索效率具有更好的全局搜索能力。     

并联管路气液两相流量均布特性数值模拟研究

为了确保大型液化天然气(LNG)板翅式换热器冷箱并联管路流量均布性,基于计算流体力学(CFD)方法,根据实际板翅式换热器冷箱并联管路的形式,简化并建立了并联管路物理模型,模拟研究了气液两相流的流量均布特性。研究结果表明:当气液两相流速固定时,增加两相的体积含气率会先降低后提高流量分配的均匀性;当两相的体积含气率固定时,流量分配均匀性随流速的增加而变好。不同管路布置方式对并联管路流量分配影响不同。为提高并联管路流量的均布性,当管道水平布置时,优先考虑水平上进下出式;当管道垂直布置时,优先考虑垂直向下流入式。上述研究成果将为大型LNG板翅式换热器冷箱并联管路运行参数和布置方法的设计提供重要的理论依据。