LNG接收站开架式气化器低温运行优化与实践

开架式气化器(ORV)是液化天然气(LNG)接收站被广泛采用并逐渐成为主流的气化器类型,探索其低温运行条件对ORV的最大限度使用和接收站的节能降耗都具有重要价值。以某接收站的ORV为例,在分析性能曲线和测试数据的基础上,结合运行要求,探索其海水温度低于设计点5.50℃下低温运行的可能性和能达到的操作负荷限制,提出具体的运行优化方案并对实施效果进行分析。实践证明优化后节能降耗效果明显,可为其他接收站冬季低温条件下ORV的使用提供参考和借鉴。     

空温式气化器管内LNG流动沸腾模拟研究

基于FLUENT软件模拟研究LNG在空温式气化器翅片管内的流动沸腾传热特性,采用VOF多相流模型捕捉管内气液两相区的流型,结合管内对流传热系数变化分析不同流型对气化能力的影响,研究翅片管管内流动沸腾传热的温度场和气化率分布。结果表明：LNG在翅片管内的流动沸腾过程依次出现泡状流、弹状流、搅拌状流3种流型;管内流体与管外空气的换热存在滞后效应,沿管长方向流体的热量增加。气化过程中,管内不同流型对应的局部传热系数不同,近壁面滑移气泡的数量对管内换热有较强的促进作用。局部传热系数与气相体积分数呈倒U型关系,当气相体积分数为0.45时,局部传热系数最大。     

螺旋扭曲管内部流动与传热特性试验研究

螺旋扭曲管是一种新型的强化传热元件,具有传热效率高、流动阻力小等优势,在石油化工、船舶、采矿、动力以及钢铁行业中具有广泛的应用前景。采用试验的方法,研究了螺旋扭曲管管内在湍流(Nu>20 000)范围内的流动与强化传热特性,并与同规格的光滑圆管进行了比较。试验结果表明,在相同的Re数下,螺旋扭曲管管内Nu数大于光滑圆管,增大了约30%～50%,表明螺旋扭曲管能有效地提高管内对流换热效果;在相同的Re数下,螺旋扭曲管阻力因子比光滑圆管小;在相同的流量下,螺旋扭曲管管内阻力损失与光滑圆阻力损失基本相当,表明采用螺旋扭曲管不会显著的增加摩擦阻力。     

翅片板式传热器双流道传热与流动数值模拟

焊接型板式传热器的紧凑性好、质量轻、传热性能好、初始成本低等优越性已越来越被人们所认识,因此人们纷纷对板式传热器内流动状态和传热机理展开研究。鉴于此,本文运用数值模拟软件Fluent对全焊接翅片板式传热器双流道进行模拟,在此基础上又进行了实验研究及实验数据与数值模拟的对比分析,得出不同结构参数和操作参数下翅片的传热系数和压力降,并分析翅片高度和翅片间距对翅片传热性能与流动阻力的影响。结果表明：①固定冷侧的入口速度和温度,热侧的传热系数和压降随之热侧入口速度增加而增大;②板间距一定时,翅片高度并非越高传热性能越好;③翅片间距越小,传热性能越好。     

流化床燃烧/气化器内流动特性

以灰熔聚流化床粉煤气化工艺为背景,概括了射流床内床层动力学、射流特性以及密相中的气泡性质的研究进展。旨在为该工艺过程的工业化放大和实际操作提供必要的参考和有益的信息。     

紧凑式换热器开孔翅片流动传热特性分析

对锯齿翅片和波纹翅片的不同开孔方式建立了多种三维模型,结合数值仿真方法和已有经验公式,分析开孔翅片的流动传热特性,研究翅片开孔的强化传热机理,比较不同开孔方式对流场和温度场的影响,并通过已有的实验拟合公式对仿真结果进行校验。结果表明,对锯齿形翅片,不同开孔参数对流动、散热都有不同的影响。当孔径达到一定范围后,再增加开孔尺寸并不能显著提高换热性能,却仍会导致流动阻力大大增加。对波纹形翅片,不同的开孔位置也会对空气侧流动阻力和传热性能产生显著影响。开孔位于波纹顶峰的翅片比开孔位于波纹腰部的翅片传热性能大约提高1.1%～3.8%,而空气侧压降增加了5.8%～16%。     

亚临界压力下空温式气化器传热特性研究

空温式气化器有着不耗能、构造简单、价格低廉等优点,被广泛应用于LNG气化调峰站。在LNG的气化过程中,传统的空温式气化器的翅片管表面会出现结霜,从而使其传热性能下降。模拟了亚临界压力下空温式气化器纵向翅片管的传热特性,得到了翅片管外壁温,管内流体温度,霜层厚度,管内外对流换热系数等参数沿管长的分布规律。     

SK型静态混合器内流体流动与传热数值模拟

利用Pro/e 5.0对SK型静态混合器进行参数化建模,运用ANSYS-CFX软件对混合器内流体的流场进行了模拟;分析了SK型静态混合器内流体的流动特性及混合机理,发现在单个混合元件的L/2长处流体的径向平均速度到达最大值,流体径向旋转方向与所在通道的混合元件螺旋方向相反;另外对静态混合器和空管混合器的传热性能进行了对比模拟,进一步证实了静态混合器具有更好的强化传热效果,为静态混合器的设计与研究工作提供了参考。     

平直翅片管翅式换热器流动与传热数值模拟

采用Fluent软件,建立了考虑边界加密的六面体网格模型,对平直翅片管换热器通道内的传热与流阻进行了数值模拟计算。得到了传热系数与Fanning流阻系数f的沿程分布,以及速度、温度分布。同时,得到了不同操作参数下的平均Nu和Fanning阻力系数f,为进一步采用强化传热措施打下基础。     

矩形螺旋通道气液两相流流动和传热特性数值研究

采用Eulerian模型对矩形截面螺旋通道内气液两相流进行数值模拟,研究了螺旋通道内不同轴向位置气液两相流动的速度分布、相分布和温度分布特性,并分析无量纲螺距对速度分布、温度分布、单位长度压降和换热系数的影响。对水动力模型数值结果与实验结果、传热模型数值结果与实验关联式进行对比,结果表明:在一定范围内,无量纲螺距的增加使得速度场、温度场变化梯度增大,同时壁面换热系数稍有增大;超过无量纲螺距临界值,速度场和温度场的变化梯度随无量纲螺距的增加而减小;随着无量纲螺距的增加,单位长度平均压降稍有增加,并且增加的幅度逐渐减小;无量纲螺距对相分布特性几乎无影响;随着入口截面含气率的增加,单位长度平均压降和换热效果提高。     

分离型热管蒸发段流动特性和传热特性的试验研究

对分离型热管管内蒸发段流动特性和传热特性进行了试验研究 :在保证热管工作效率及安全性的前提下 ,分离型热管蒸发段工质流动形式除单相液流和泡状流 (低热流密度时为弹状流 )外 ,在蒸发段上部约有 42 %～ 50 %的不稳定飞溅降膜区 ;合理充液率随热流密度的增加而减少 ;随着热流密度的增加 ,核态沸腾区及飞溅降膜区的换热系数均增加 ,蒸发段总换热系数也增加。     

低Reynolds数下内置三棱柱通道的流动与传热特性

以放置在二维水平通道内阻塞比为1/5、1/4、1/3的等边三棱柱为对象,数值研究了空气绕流柱体时的流动及传热特性,分析了在不同阻塞比下顶角迎风和顶角背风放置时阻力系数、升力系数、Nusselt数及Strouhal数随Reynolds数的变化关系。研究表明,三棱柱顶角背风布置的阻力系数和升力系数均显著大于顶角迎风布置,升力系数变化速率随阻塞比增加而增加。当阻塞比为1/3时,尾部两列旋涡出现交错影响,阻力系数和Strouhal数显著增大。受通道和柱体共同影响,随着Reynolds数增加,Strouhal数基本趋于定值。阻塞比增加对于Nusselt数影响较小,且顶角迎风时远大于顶角背风,最大差值为24.5%。最后,给出了内置三棱柱通道绕流的Nusselt数准则关联式。     

稠油采出流体余热回收流动传热特性

为回收稠油热采生产的井口流体余热,采用数值模拟方法,研究稠油井口采出流体在矩形流道内的流场与温度场,分析不同参数对流动传热特性的影响规律,得到流动压降及传热系数计算式。结果表明：不凝气质量分数影响最大,随着不凝气质量分数增加,热交换器传热性能降低,流动阻力增大;当不凝气质量分数>10%后,流动传热特性几乎不再受其影响;进口采出液流速增加、通道水力直径减小,传热性能变强、流动阻力变大;进口温度升高使冷凝段长度降低,热交换器整体压降降低。     

空温式LNG气化器综述

液化天然气已被人们广泛使用,因液化天然气在使用前必须经过气化,介绍了几种常用的气化器。而又因空温式气化器更具优势,使用更广泛,重点介绍了空温式气化器及影响其传热性能的因素。     

天然气冷却异型翅片通道内流动与传热特性研究

通过数值计算模拟分析的方法研究了板翅式换热器内部翅片的几何参数对工质流动与传热特性的影响。分别分析了翅片间距、翅厚、翅片错开比以及翅片切开长度对流动和换热的影响,研究发现波纹锯齿翅片的传热能力最好,锯齿翅片次之,平直翅片的传热能力最差。且在不同工况下翅片结构参数存在着最佳值,在流动阻力增加较低的情况下获得更高的传热系数,从而为板翅式换热器的优化设计提供参考。     

浸没燃烧式气化器的运行特性及优化

建立了浸没燃烧式气化器(SCV)传热管的传热计算模型,给出了计算流程,并且通过实际运行参数验证了模型的准确性。基于该模型计算分析了某型SCV额定工况时管内外的温升曲线以及传热系数曲线;讨论了LNG流量、入口参数以及壁面污垢热阻对水浴温度的影响;根据计算结果提出了加装管内扰流装置以强化传热,当管内传热强化系数为3.0时可在原结构基础上使水浴温度降低14.8℃,或在水浴温度保持不变的条件下减少23%的传热面积。     

纵流式管壳式换热器传热与流动特性的3D数值模拟研究

文章运用CFD软件Fluent分析了三种支撑结构对壳程性能的影响,可为工业用纵流式管壳式换热器优化及强化传热提供依据.文章探讨了水在三种不同支撑结构下的流阻与传热性能,得到不同支撑结构具有不同的传热效果,螺旋片相对其它两种支撑方式更有利于提高传热综合性能,并进一步对这三种换热器的传热强化机理进行了探讨.     

螺旋内槽管内的层流流动与传热的数值模拟

应用数值方法对一种螺旋内槽管管内的流体层流流动和传热进行了数值分析。采用数学变量置换把控制方程由原坐标系中的三维动量、能量及连续性方程转化为二维螺旋坐标系下的数值计算模型，并利用现有的二维数值模拟软件进行模拟计算。计算考察了恒壁温、轴向恒热流螺旋内层流充分发展流体的流动与传热随雷诺数的变化，并研究了螺距的影响。