过冷中间流体气化器换热过程实验

中间流体气化器(IFV)是液化天然气浮式储存与再气化装置中关键设备之一。IFV较多采用丙烷作为中间流体,利用其蒸发、冷凝相变过程将LNG气化,而过冷中间流体换热流程可以减小气化器体积。通过对过冷丙烷换热流程进行实验,充分结合实际FSRU海平面运行背景,验证中间流体丙烷在水平面和倾斜角度下的换热特性及对整个换热过程的影响因素。实验发现海平面的略微晃动对其换热有一定的增强;当海水温度随四季发生改变升高时,中间流体提供给LNG的气化换热量也会增大,海水进出口温度差也会增大;当海水流量变大时,整个过程的换热强度增大。     

中间流体气化器丙烷相变换热实验

为了模拟中间流体气化器(IFV)中中间介质丙烷的换热情况,设计并搭建了一个IFV换热模拟实验台。采用水作为热源,冷氮气为冷源,在两个套管式光滑圆管中进行了丙烷的沸腾和冷凝换热实验,分析了水入口温度、水流量和实验管倾斜程度对丙烷换热的影响。结果发现丙烷的沸腾传热系数随着热通量的增大而增大,换热管倾斜时,其换热有所增强,实验值与Cooper方程对其换热的预测值的变化趋势是一致的,误差基本在30%以内。丙烷的冷凝传热系数随着壁面过冷度的增大而减小,传热管倾斜时,其换热也有所增强,传热系数的实验值和Nusselt方程预测值的变化趋势一致,误差在40%以内。     

船用绕管式LNG气化器方案对比

针对用在LNG动力船上的供气系统,在给定的低压供气条件下,分别以丙烷和50%浓度的乙二醇水溶液作为中间换热介质,整理适合绕管式换热器的螺旋管传热关联式和壳程传热关联式,使用MATLAB编程计算绕管式LNG气化器的换热面积和换热管长,结合工程实践,讨论使用两级换热器时管长和换热面积的分配情况。HYSYS模拟结果表明,当管内LNG的流动换热状态一样时,所需水乙二醇的质量流量是丙烷的10倍。丙烷发生相变,气态丙烷在绕管式换热器管外的流速变化很大,在出口达到1.7 m/s,换热器所需承压能力较高,水乙二醇在壳程流速仅0.2 m/s左右。分为两级换热器时,气化级换热器的换热面积和换热管长小于加热级的12.7%,当选择两级尺寸相同时,会浪费至少80%的换热面积。     

LNG中间介质气化器换热分析

对中间介质式气化器(Intermediate Fluid Vaporizer,简称IFV)这种新型LNG气化设备结构介绍的同时,重点针对IFV的换热传热过程,从热力学和传热学的角度进行了系统分析整理,给出了IFV换热计算的方法和途径,从而为此类换热器的国产化试制奠定了换热设计基础。     

增材制造紧凑式换热器的LNG再气化工艺设计

提出了一种增材制造紧凑式换热器作为浮式储存及再气化装置(FSRU)上的核心装备LNG气化器来进行紧凑式LNG气化器样机设计,筛选出丙烷作为加热介质,对其进行工业化测试,以验证校核紧凑式LNG气化器的换热器性能,并完成在FSRU上的实际应用,其中BOG再冷凝器、LNG气化器和NG天然气加热器均采用增材制造紧凑式换热器,有效降低了LNG再气化模块的重量和尺寸,为后续在实际FSRU项目上的推广应用奠定了坚实的技术基础。     

液氮过冷沸腾空泡份额分布规律的研究

为了分析低温流体在过冷沸腾中的相分布特性,对液氮在竖直圆管内的过冷沸腾过程进行了CFD数值模拟。通过修正气泡参量模型和改变过程的操作参数,系统地分析了空泡份额在加热上升管内的分布情况。结果表明,气液相间的热质传递决定着空泡份额的分布,截面平均空泡份额沿轴向非线性递增,沿径向呈U形分布。轴向截面平均空泡份额随着热流密度的增大而增大,随着入口质量流率和过冷度的增大而减小。     

基于流固耦合分析方法的固定管板换热器流体对管束固有频率的影响

使用Workbench平台,基于流固耦合分析方法,对具有具体结构的固定管板换热器进行分析.流场分析结果表明,换热器进口压力大于出口压力,进口速度大于出口速度;结构静力场分析表明,随着流体速度的增大,换热管的等效应力增大;模态分析结果表明,随着流体速度的增大,换热管固有频率降低.     

山东海化废液热量回收试验研究

利用稠厚器对氨碱法制碱排放的废液进行固液分离，通过稠厚器溢流出的上清液与不同量的海水进行换热的试验研究，得到在保障试验流程连续稳定运行的状态下的最佳清液取出率，及经过换热器换热后的海水温度目标值，为氨碱法制碱废液热量回收利用提供经验支持。     

内翅片管蒸发式中冷器获专利

洛阳隆华传热科技股份有限公司自主研发的内翅片管蒸发式中间冷却器2013年3月获得国家专利授权。据悉,这种中冷器与传统换热器相比节电20％以上,节水30％以上。内翅片管蒸发式中冷器采用潜热换热原理,以喷淋水作为冷却介质,依靠水在换热管外形成水膜蒸发吸收管内工艺流体的热量,通过轴流风机的强制排风带走热量。达到冷却或冷凝管内工艺流体的目的。该中冷器蒸发换热部件采用内翅片管,增加了管侧的换热面积,有效提高了换热效率,解决了压缩机实际运行中存在的冷却能力不足等问题,节电、节水效果显著。     

板泡式换热器对流与导热耦合换热的数值模拟

由于在结构和强化传热方面的优越性,开孔泡沫金属在换热器行业中具有很大的应用潜力。为了探究板泡式换热器的强化传热机理,建立了泡沫金属微尺度几何模型,采用商业软件Fluent 12.1对板泡式换热器内流体流动进行了数值模拟,通过计算其速度、温度和压力分布,分析了换热器内对流与导热的耦合换热情况。研究结果表明:泡沫金属复杂的三维立体结构强化了流体的扰动,增强了二次流,起到了强化传热的作用;泡沫金属与流体分界面分别采用恒壁温和耦合换热2种边界条件时,其温度分布呈现不同特点,耦合换热边界条件更能真实反映实际温度分布情况;去除进口效应的影响,中间段流体的压力梯度随单胞模型呈周期性变化。这为板泡式换热器的设计提供了一定的依据和指导。     

SCV耦合传热特性实验研究与数值模拟

浸没燃烧式汽化器（SCV）是液化天然气（LNG）接收站中一种必不可少的换热设备,主要通过水浴系统作为中间介质实现烟气与LNG之间的热量传递。搭建一套完整的SCV流动换热实验平台,对其内部复杂的传热特性进行研究。可视化实验结果揭示了汽化器内部一些独特的流体动力学现象（局部水浴结冰等）,同时通过建立的气液两相混合物与跨临界LNG耦合传热计算模型得到了换热管束内外局部流体温度和局部传热系数分布曲线,并分析了LNG进口压力、LNG入口速度、初始水位高度以及烟气进气量对NG出口温度和水浴温度的影响规律。研究成果能够为SCV国产化设计提供重要参考。     

U型管式换热器进口截面流场数值模拟

建立了U型管式换热器进口截面的三维稳态流动数学模型,求得了U型管式换热器内部的压力场、速度场和温度场分布;在此基础上对U型管式换热器内部的温度场、压力场和速度场进行了讨论。研究结果表明,一方面,增大U型管式换热器进口热流体速度,可以增加U型管式换热器的换热量,增大出口截面的速度,增大内部压强,提高内部温度;另一方面,运行时间越长,U型管式换热器内部温度越低、出口截面速度越大,总传热率越低,压力损失先减小后趋于稳定;同时,离U型管换热器越近的外导流筒冲刷腐蚀越严重。     

An Experimental Study on Thermal Characteristics of Laurie Acid as a Latent Heat Storage Material during Melting Process

The objective of this study was to establish the thermal characteristics of the lauric acid (95% purity) as a latent heat storage material filled in the annulus of vertical concentric double pipe during its melting process. The temperature data were used to determine the thermal characteristics, including the temporal temperature variations and the effects of the mass flow rate and the inlet temperature of the heat transfer fluid on the heat transfer coefficient and the heat charging fraction during the melting process. The results indicated that the time to reach to heat charging fraction of 1.0 could be altered by changing the mass flow rate and the inlet temperature of the heat transfer fluid.     

板翅换热器导流结构非线性映射与性能多目标优化

板翅式换热器入口位置纵向方向上的流体分布不均匀问题影响不同层之间流体传热。目前已有的导流结构采用试验方式确定部分参数,缺乏对导流结构参数优化。本文提出板翅换热器导流结构多目标优化分析方法,分别考虑导流结构中孔径、孔数、流体流速、板翅式换热器入口直径、导流结构在换热器入口处的位置、孔的间距等影响换热器入口处流体均匀分布的因素,构建导流结构压强与单位时间换热量的多目标优化数学模型。采用正交试验方法选择不同参数组合建立仿真试验模型,根据试验结果推导导流结构非线性映射方程,以BP神经网络与遗传算法相结合的方式对导流结构尺寸进行优化分析,得到导流结构多目标优化结果。采用Fluent数值模拟板翅式换热器导流结构参数优化前后流体均匀分布情况,通过对比无导流结构板翅换热器可以看出,对导流结构进行优化可以明显改善流体在换热器各层流道中的流动均匀性,提高换热量,强化换热器的传热性能。     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

Numerical modelling of hydrothermal fluid flow and heat transfer in a tubular heat exchanger under near critical conditions

Continuous hydrothermal flow synthesis processes are of interest for the manufacture of nanoparticle metal oxides. In such processes, nanoparticle nuclei (in a slurry) which are initially formed, may continue to grow and agglomerate to generate larger particles as they pass through the synthesis apparatus. These processes can widen the size distribution and also affect the ultimate particle shape in the recovered product. Therefore, fast cooling or quenching the initial nanoparticle slurry using a highly efficient heat exchanger may minimise or stop further crystallisation/agglomeration processes. This may be achieved by optimising the design of the heat exchanger based on detailed examination of flow patterns and heat transfer profiles using a computational fluid dynamics (CFD) modelling approach. The predicted flow and heat transfer patterns in the heat exchanger can also provide detailed information for the identification of any heat transfer deterioration or hot spots where further reactions may occur. This paper employs a CFD modelling approach to simulate the heat transfer processes in a tubular heat exchanger of a continuous hydrothermal flow synthesis system and also to examine the effect of various operating conditions, including inlet temperature and flowrate of hot slurry and inlet flowrate of cooling water, on the fluid and thermal features in the heat exchanger. The simulated results show that the predicted temperature and heat transfer coefficient are in good agreement with experimental measurements.     

导流片的导流角度对其性能的影响

引起板翅式换热器内部物流分配不均匀的因素是多方面的 ,针对不同导流角度对导流片性能的影响进行了研究 .发现板翅式换热器内部存在着物流分配的不均匀 ,其中横向物流分配的不均匀性大于纵向物流分配的不均匀性 ;影响导流片性能的主要因素包括导流片的导流角度、Reynolds数等 ;当导流角为 45°时 ,其导流性能达到最佳 ,而总管流动阻力没有大的变化 .研究结论对板翅式换热器的优化设计具有重要意义