液化天然气空温式气化器传热过程的数值分析

选取常见的五种不同尺寸的翅片管,运用数值模拟的研究方法,模拟空温式气化器单根翅片管的温度场和计算不同尺寸结构的单根翅片管的换热量,分析了影响翅片管换热量、占地面积和重量的主要尺寸因素,并提出了空温式气化器的优化方案。     

LNG空温式气化器的换热计算

对LNG空温式气化器的单根翅片管进行模拟换热计算,计算时将翅片管分为单相液、两相以及单相气3区,得出了管外壁温度、管内流体温度以及管内流体表面传热系数沿管长的分布。     

LNG空温式气化器支腿高度数值模拟研究

以QQ-5000G-01型LNG空温式气化器为例,不研究空温式气化器翅片管内换热及管壁导热,只研究翅片管外壁面与周围空气的自然对流换热情况。该空温式气化器立式安装,长3.287 m,宽2.715 m,高9.387 m,由10×12排列的120根星型铝合金翅片管构成。单根翅片管的翅片数量为8,翅片高度为63 mm,翅片厚度为2 mm,翅片长度为8 m,两翅片之间夹角分别为36.87°和53.13°,圆管外直径为32 mm,圆管壁厚2 mm。将每根翅片管都简化为长方体,该长方体的长为0.141 m,宽为0.141 m,高为8 m。长方体与长方体之间按对应边平行排列,相邻长方体最近侧外壁面之间的间距为0.145 m。环境温度为300 K,环境绝对压力为101 325 Pa。在Geometry19.0中建立传热几何模型,将该模型导入ICEM 19.0软件划分结构化网格,采用Fluent 19.0软件对支腿高度为0.8～2.0 m的空温式气化器与周围环境换热过程进行数值模拟。选取空温式气化器底部平面为温度场计算平面,提出空温式气化器底部温度场评价指标和工程上支腿高度最优值判断指标,分析不同支腿高度对空温式气化器底部温度场分布的影响规律以及工程上支腿高度最优值。研究结果表明:空温式气化器与周围环境换热达到平衡时,空温式气化器周围空气形成了自上而下的流动,温度较低的空气向下流动,一部分滞留在气化器底部,一部分向四周扩散。支腿高度过低,导致空温式气化器底部空间温度过低,不利于设备的底部换热。在设定的研究和设备选型条件下,支腿高度从0.8 m提高到2.0 m,其计算平面的温度场评价指标的绝对值提高了29.7%。支腿高度的提高对计算平面温度场的改善效果呈幂函数分布,即在工程支腿高度最优值前,提高支腿高度,能较明显地提高空温式气化器计算平面的温度;在工程支腿高度最优值后,提高支腿高度,不能明显地提高计算平面的温度。在设定的研究和设备选型条件下,在工程上空温式气化器的支腿高度最优值出现在1.50～1.55 m范围。     

基于机器学习LNG空温式气化器传热性能预测

阐释环境条件下LNG空温式气化器动态耦合传热机理,针对传热过程的时变性、非线性及多因素影响性,提出利用机器学习对LNG空温式气化器的天然气出口温度进行预测。通过阐述最小二乘支持向量机的基本原理,指出最小二乘支持向量机模型的精度在于输入向量、惩罚因子和核函数的选取。基于厂站实测数据对模型的输入向量进行分析,得到输入向量为环境温度、运行时间、太阳辐射照度以及一段时间内的天然气出口温度实际监测值。采用粒子群优化算法对惩罚因子及核函数中的相关参数进行参数优化,通过均方根误差、平均绝对误差、平均相对误差和最大绝对误差对模型预测结果进行评估,结果表明采用线性核函数或者多项式核函数的最小二乘支持向量机模型能够很好地解决LNG空温式气化器整体耦合传热性能预测问题。     

LNG空温式气化器管束传热特性

液化天然气(LNG)空温式气化器由翅片管管束组成,以节能环保的优势在LNG中小型气化站得到广泛应用。空温式气化器管束中的单根翅片管传热会受到相邻翅片管的影响,与大空间中的单根翅片管的传热过程存在差异,传统的传热设计中往往忽略管束中翅片管的传热差异,带来较大误差。针对空温式气化器管束传热特性展开研究,对涉及流固耦合传热问题的翅片管管束进行整场建模与求解,采用混合物模型和Lee模型求解管内LNG气化传热,得到了管束中不同位置翅片管的空气侧温度场分布及传热系数,建立了空气侧传热差异系数拟合公式,并用管束空气侧传热特性实验对拟合公式进行了验证。     

LNG空温式气化器结霜机理及控制技术

分析LNG空温式气化器的结霜机理,将结霜过程分为霜晶生长期、霜层生长期、霜层充分生长期,应严格控制霜层生长期,防止气化器大面积结霜。在LNG气化站现场取样,通过实测,得到霜层孔隙率为6.13%。分析空气温度、空气相对湿度、气化器间距对气化器结霜的影响,通过实测霜层厚度,计算得出气化器霜层热阻随影响因素的变化规律,得出空气温度对气化器霜层热阻影响最大,因此要严格控制气化器周围空气温度。提出减少气化器结霜的控制措施(蒸汽加热气化器周围空气、机械排雾、气化器间距控制、SCADA智能监控),运行实践表明,采取控制措施后,有效控制了气化器的结霜现象,霜层厚度和结霜长度明显减小。     

空温式气化器在LPG气化站的应用

论述了选择液化石油气气化器需要考虑的因素,结合实例比较了空温式气化器相对于电热式和热水式气化器在节能、运行费用等方面的优势.     

空温式气化器及应用浅析

空温式气化器是利用液化石油气等液化气体通过减压后自身吸热气化的特性而制成的,它的生产和应用在国外尤其是日本已十分成熟,而它的兴起在国内仅是近几年的事,还没有得到广泛的生产和应用,笔者在此作简单的分析。1空温式气化器在国内的应用国内使用的气化器有电热式、电热水浴     

液化石油气气化过程分析和气化能力的探讨

对液化石油气气化器的气化过程进行了分析,合理的气化模型应是一种综合沸腾与加热蒸发的混合模型。降低气化器的气化压力可以减少残液量,加强换热,气化压力应控制在0.7MPa(绝压）以下,计算气化能力合理的方法是采用由实验得到的总换热系数。     

不同气化方式的气化器工艺流程及选型探讨

介绍了5种气化器(蒸汽加热式气化器、热水式气化器、电加热式气化器、空温式气化器、直燃式气化器)的工艺流程及特点。结合工程实例,探讨了气化器的选型。     

气化器后气态液化石油气带液的解决方案

分析了液化石油气混空气生产中液化石油气气化器后气态液化石油气带液的原因,提出了气化器温度控制、气化器后管道保温等技术措施。     

液化天然气接收站气化厂主工艺设备方案选择

论述了液化天然气接收站气化厂的工艺流程、主要工艺设备设计原则、设备数量与容量的确定、设备类型的选择。     

烟气余热和太阳能作为锅炉房补充热源的探讨

结合工程实例,对不能满足洗浴热水负荷的供热系统,提出利用锅炉烟气余热和太阳能作为原蒸汽锅炉房的补充热源。对该系统的改造、运行控制及经济性进行了分析,表明可提高蒸汽锅炉热效率,经济性较好。     

LNG管道应力计算与分析

针对LNC管道特点,从强度理论、依据标准、输入条件等方面讨论了LNG管道的应力计算。     

液化天然气粘度计算模型的比较

对液化天然气物性计算中的粘度计算模型进行了分析与比较,总结了几类液化天然气粘度计算模型的精度及特点。