【摘要】：天然氣的產(chǎn)地與需求地不匹配,通常采用LNG運(yùn)輸船進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸液化天然氣(LNG)。LNG液艙投產(chǎn)前需預(yù)冷處理以確保液艙安全,液艙預(yù)冷實(shí)質(zhì)為霧化后的制冷劑液滴在BOG中蒸發(fā),常規(guī)液滴蒸發(fā)模型無法適用于液艙預(yù)冷過程中制冷劑液滴在其蒸氣中蒸發(fā)過程的模擬,有必要建立新的液滴蒸發(fā)模型。為此采用數(shù)值模擬的方法,編程建立了靜止飽和單液滴在其蒸氣中蒸發(fā)模型。在溫差10-190K工況下,對(duì)半徑0.5-2.5mm的液態(tài)甲烷等四種常見物質(zhì)液滴蒸發(fā)過程進(jìn)行模擬與分析。同時(shí)利用所建模型對(duì)假定無蒸發(fā)的低溫小球的傳熱過程進(jìn)行模擬,對(duì)比二者的傳熱特性,定量定性分析“吹拂效應(yīng)”,并研究液滴傳熱傳質(zhì)特性。得出以下結(jié)論:(1)低溫小球溫度邊界層厚度隨半徑的增大而增加、隨溫差增大變薄。低溫小球氣液界面處熱流密度隨半徑增大而減小、隨溫差增大而增大。研究范圍內(nèi),液滴蒸發(fā)形成的溫度邊界層厚度為3.88×10-~2~0.16m、熱流密度31.64~1.20×10~4 W/m~2、傳熱量4.97×10-~4~0.19W。溫差190K、半徑2.5mm工況下,水滴蒸發(fā)過程中的傳熱量達(dá)最大值,0.19W。(2)與低溫小球傳熱過程相比液滴蒸發(fā)存在“吹拂效應(yīng)”,使相同工況下液滴溫度邊界層厚度相對(duì)低溫小球要厚,增厚的溫度邊界層阻礙傳熱,使熱流密度及傳熱量減少。溫差190K,半徑0.5mm工況下,“吹拂效應(yīng)”最明顯,使R134a氟利昂液滴溫度邊界層厚度增加38.98%,熱流密度及傳熱量減少36.93%,熱流密度及傳熱量分別減少2.39×10~3W/m~2及3.76×10-~2W。在溫差小于20K時(shí),熱流密度及傳熱量的“吹拂效應(yīng)”都小于5%,可以忽略。(3)通過分析質(zhì)量蒸發(fā)率與液滴半徑、溫差的關(guān)系,提出液滴蒸發(fā)計(jì)算模型。利用質(zhì)量蒸發(fā)率的計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)Lee模型進(jìn)行修正以適用于液滴在同種蒸氣中蒸發(fā)研究,同時(shí)計(jì)算液滴壽命。通過編程建立靜止飽和單液滴在同種蒸氣中蒸發(fā)模擬模型,開展模擬分析,提出了液滴蒸發(fā)計(jì)算模型并對(duì)Lee模型進(jìn)行了修正,可為液滴在其蒸氣中蒸發(fā)相關(guān)的工藝過程分析提供了參考,具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

化碳、一氧化碳、硫化氫、總硫和）是天然氣的液化狀態(tài)，是一種透和溫度 110K（-163℃）。LNG 具然氣體積縮小近 600 倍，利于儲(chǔ)存長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)和權(quán)威人士均殼牌公司在北京發(fā)布了《液化天然NG 需求達(dá)到 3.19 億噸，增加 2700需求量約為 3.5 億噸，2020 年為 3中預(yù)測(cè)，天然氣以平均每年 1.7%的氣交易量也將實(shí)現(xiàn)翻番，2017 年的 900 億立方米。到 2040 年，我國(guó)天 億立方米，占總量的 21.65%，圖

(a) (b)圖1-2液艙預(yù)冷模型與實(shí)驗(yàn)對(duì)比（圖片源于文獻(xiàn)[17]）Fig.1-2 Tank cooling down model and experimental comparison (picture from document [17])(a)主絕熱層溫度對(duì)比 Comparison of the temperature of primary insulation layer (b)主絕熱層溫度下降梯度對(duì)比 Comparison of temperature drop gradient of primary insulation layer通過分析盧教授的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)造成誤差的主要原因在于Lee模型適用于溫度接近飽和溫度、傳熱占主導(dǎo)的蒸發(fā)研究。為深入掌握液艙預(yù)冷特性，需對(duì)制冷劑液滴蒸發(fā)過程進(jìn)行研究。1.2.2 液滴蒸發(fā)模型的研究現(xiàn)狀對(duì)液滴蒸發(fā)特性的研究對(duì)工業(yè)發(fā)展具有重要意義，近年來，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者根據(jù)不同課題對(duì)液滴蒸發(fā)特性進(jìn)行分析研究，例如噴墨打印、噴霧制冷[30]制冰[31]、海水淡化、航空航天[32]、燃料噴霧蒸發(fā)及燃燒[33, 34]等。其中有眾多重要學(xué)術(shù)價(jià)值的成果，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展意義重大。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U663.85

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本文編號(hào)：2623175