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。     

浸没燃烧式气化器换热管内跨临界液化天然气的传热特性

浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律,获得了入口速度、入口压力和壁面热通量对局部传热系数的影响规律,提出了适用于预测管内跨临界LNG传热特性的量纲为1关联式。结果表明,沿着LNG流动方向,局部流体传热系数先增大后减小,且最大值出现在拟临界温度附近,超临界条件下LNG热物性剧烈变化是引起强化传热的主要原因;在一定范围内,提高入口速度可以有效地强化流体传热能力,局部流体传热系数的最大值主要取决于入口压力,增加壁面热通量会缩短局部流体传热系数达到最大值所需的时间;提出的量纲为1传热关联式平均绝对相对误差为6.53%,且预测值落在±25%相对误差范围内的比例为99.42%。该研究成果可为掌握SCV设计方法和高效运行技术提供参考。     

液化天然气浸没燃烧气化器的设计优化

本文针对传统液化天然气浸没燃烧式气化器存在的运行费用高,有污染气体排放问题,提出了一种废热利用的浸没燃烧式气化器优化方案,在介绍其工作原理的基础上,对其工艺操作性和经济性进行了详细分析。     

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。     

LNG接收站气化器选型及其布置要点

气化器系LNG接收站中的重要设施,文中对气化器的不同分类方式进行了简要的介绍。根据现有大型接收站的气化器配备情况,着重介绍了中间介质气化器、开架式气化器和浸没燃烧式气化器的设备结构、特征及其选择时所需关注的重点。结合国家现行规范,列举了设计过程中气化器布置需遵循的原则。并根据实际设计经验,总结了气化器设备布置中的要求、合理的布置方式;总结了气化器相关主工艺管道和海水管道的布置要点及柔性设计方法。     

浸没燃烧式气化器烟气分布器多目标性能优化

对浸没燃烧式气化器烟气分布器进行了模拟计算,结果表明由于速度场和温度场的共同影响,位于烟气分布器总管中间段的各支管内质量流量较低,位于总管前端和末端的各支管内质量流量相对较高.各支管内的质量流量分配不均易形成流动死区,影响流体与水域的换热性能.对此提出了变支管管径的烟气分布器结构,并基于多目标遗传算法,对烟气分布器支管...     

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。     

海工况液化天然气(LNG)中间介质气化器(IFV)的研究开发

气化器是LNG接收站关键设备之一,而中间介质气化器又是很多接收站的首选,本文从结构、传热、选材、强度计算及制造等方面对国内设计制造的首台船用海工况中间介质气化器进行了介绍。     

结霜下空温式深冷翅片管传热特性

翅片管的传热特性决定着液化天然气(LNG)空温式气化器的气化性能，且管外表面结霜对传热特性的影响不可忽略。以空温式深冷翅片管为研究对象，建立翅片管空气侧传热模型，引入霜层物性参数经验公式，探究霜阻随风温与气化时间的变化规律，采用流体体积函数(VOF)多相流模型捕捉翅片管内气液两相区的流型，模拟分析结霜结露工况下翅片管内流动沸腾传热过程，研究单根翅片管管内外流固耦合传热机理。结果表明：强制通风下，当送风温度为273 K时，翅片管持续气化运行15 000 s,霜层厚度为10.8 mm,天然气出口温度为267.2 K;提高送风温度，有利于翅片管持续稳定运行；管内气相区长度随着送风温度的降低而降低，其占总管长的比例从303 K时的75%降低到了273 K时的35%;随着LNG入口流速的增大，管内流体传热系数提高且提前达到峰值，但达到0.8 m/s时管内出现传热恶化，导致液态天然气气化不完全，需选取合理的入口流速值。     

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。     

分相的多股流LNG绕管式换热器动态模型

为预测海上浮式天然气生产储卸平台(LNG-FPSO)中绕管式换热器的动态特性,建立了一种分相的多股流LNG绕管式换热器动态模型。采用二维矩阵的描述方法建立了行列数为3(n+1)×3(n+1)的对角矩阵和互连矩阵,对多股流换热器传热计算中的物理参量进行数学表达,实现了多股流多相区换热关系的描述。采用分相区的建模方法提出了相边界交错排列下流体与管壁的传热模型和管壁温度的计算模型,实现了冷热流体在并发相变时的传热计算。实例表明该模型能够计算多股流形式的绕管式换热器,并能处理相边界"交错"的情况。与已发表的模型进行仿真对比,计算结果吻合良好,最大偏差小于4%。     

釜式再沸器管束中循环流动换热的预报模型

提出了釜式再沸器管束中循环流动换热的分相预报新模型,考虑了管束下部的过冷沸腾及循环液体的侧面引入。与以往的模型相比,本文模型与现有实验数据符合更好。     

非对称型外凸式波节管内的传热和流动特性

针对一种新型的非对称外凸式波节管(ACT)换热元件,基于三维RST模型对其进行了数值模拟研究。通过与传统的对称型外凸式波节管(SCT)分析比较,考察了两者流动及传热特性的区别。为了验证雷诺应力模型(RST)在研究波节管结构时的可靠性,比较了现有波纹壁面中直接数值模拟(DNS)与RST模型在同一条件下的计算结果。通过对比发现,RST模型得出的包括速度场、压力系数等计算结果与DNS所得出的结果基本吻合。随后对外凸型的流动及传热机理进行了深入探讨。结果表明,与传统的SCT相比,ACT提高综合传热性能最多能够提高32.3%。     

LNG船B型液货舱温度场模拟分析

介绍了液化天然气B型液货舱的结构,建立液货舱计算模型。然后,采用CFD数值模拟方法,计算分析了6种工况下LNG船液货舱的温度场分布和速度场分布以及传热量情况,并计算出了不同工况下的日蒸发率。研究结果表明在绝热层厚度350 mm且完好的情况下,LNG液货舱达到了日蒸发率不超过0.1%·d^-1的设计目标。研究结果为LNG船围护系统绝热设计和创新提供重要的参考。     

网纹内管双套管双管板安全型换热器的传热性能

以网纹内管型双套管双管板安全型换热器为研究对象,采用内外管接触面积当量法,将网纹内管与外管内壁的接触面积当量成对应接触面积的直槽管;借助计算流体力学（CFD）软件采用数值模拟的方法对内管为当量的直槽管换热器传热性能进行了研究,换热器管壳两侧的介质均为水,分别将空气和水两种介质填充至隔绝腔内,模拟不同入口流量条件下传热特性;引入接触修正系数,在传统传热系数经验公式的基础上,结合网纹管模型特点,获得网纹内管安全型换热器传热系数计算公式,并对不同工况下换热器的传热系数进行理论计算;建立网纹内管安全型换热器传热特性评价实验台。结果表明：内外管接触面积当量法在处理网纹内管安全型换热器传热特性时具有可行性,基于接触修正系数的传热系数工程经验公式计算结果可靠;数值模拟结果、理论计算结果及实验结果具有较好的吻合趋势;隔绝腔介质分别为水及空气时,网纹内管的传热效率比内管为光管分别提高约24%和40%。     

新型制冷剂R1234ze(E)水平圆管内流动沸腾换热特性

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP值备受制冷行业关注,有望替代R134a。在内径为8mm水平圆管内对R1234ze(E)流动沸腾换热特性进行实验研究,并在相应实验工况下与R134a进行对比。本研究的实验工况:流动沸腾换热的饱和温度为10℃±0.5℃,热通量为5.0和10kW·m^-2,质流密度范围为300~500kg·m^-2·s^-1。分析质流密度、热通量以及干度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾传热系数的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的流动沸腾传热系数随质流密度和热通量的增大而增大;在低质流密度300kg·m^-2·s^-1工况下,R1234ze(E)传热系数较R134a偏低14.68%左右,但随质流密度增大到500kg·m^-2·s^-1,其偏差缩小为7.35%。最后将实验结果同4种常见预估关联式进行比较,结果表明Kandlikar关联式计算结果较优,全工况范围内Kandlikar关联式对R1234ze(E)和R134a的预估值与90%的实验数据偏差在±25%以内,平均偏差分别为23.13%和11.50%,满足工程设计要求。     

LNG船B型液货舱绝热材料破损对蒸发率的影响模拟分析

以B型液化天然气（LNG）船为对象,通过计算流体力学（CFD）数值模拟方法,分析了不同工况下LNG液货舱的温度场分布以及传热量情况,同时计算了各工况的蒸发率。研究结果表明,在绝热层厚度400 mm、空气温度5℃时,绝热层破损1 m²和绝热层完好的情况相比,其蒸发率增加12%;绝热材料保温能力衰减和保温层破损对LNG液货舱传热量和蒸发率影响较大。