本文關(guān)鍵詞：跨臨界LNG管內(nèi)流動與換熱特性研究

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【摘要】：我國天然氣消費日益增加,而有關(guān)設備技術(shù)研究相對落后,嚴重阻礙了我國天然氣工業(yè)的發(fā)展。SCV是LNG接收終端的關(guān)鍵設備,但國內(nèi)有關(guān)于SCV的研究很少。本文使用CFD方法,對SCV管內(nèi)跨臨界LNG流動與換熱進行了研究。1)通過對比不同壓力下LNG和CH4物性,得出在壓力較高時可以使用CH4來替代LNG進行數(shù)值計算。2)使用2D軸對稱模型,對整個管長內(nèi)超臨界CH4流動與換熱特性進行數(shù)值研究,并分析壓力、水浴溫度和質(zhì)量流率對流動和換熱的影響。結(jié)果表明h在臨界溫度點達到峰值,有利于對流換熱；提高壓力會使h有所增加；水浴溫度的提高導致h減��；質(zhì)量流率對h影響最大,隨著質(zhì)量流率增加h增幅很大。3)使用3D直管模型,研究重力在超臨界CH4管內(nèi)流動和換熱的作用。由于密度分布不均勻,在重力作用下管內(nèi)CH4的流動和換熱沿環(huán)向發(fā)生了扭曲；重力可以促進對流換熱,尤其是在臨界溫度附近。隨著質(zhì)量流率的增加Ri值變小,自然對流作用減弱。4)使用3D U形管模型,研究二次流對超臨界CH4在彎管中的流動和換熱特性。受離心力作用,U形管內(nèi)流動和換熱沿環(huán)向分布不均勻；U形管內(nèi)h比直管要大的多,表明二次流能強化管內(nèi)對流傳熱。質(zhì)量流率提高能增強二次流,對換熱越有利；在U形管內(nèi)重力作用引起的自然對流作用可以忽略；U形管內(nèi)二次流會對后續(xù)一定距離的直管段流動和換熱產(chǎn)生影響,該范圍內(nèi)換熱得到強化。
【關(guān)鍵詞】：CFD 跨臨界 換熱 自然對流 二次流
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-25
• 1.1 天然氣概述9-15
• 1.1.1 天然氣消費9-10
• 1.1.2 天然氣應用10-13
• 1.1.3 天然氣儲運及液化13-15
• 1.2 氣化器分類15-20
• 1.2.1 沉浸式氣化器15-16
• 1.2.2 開架式氣化器16-17
• 1.2.3 中間介質(zhì)式氣化器17-19
• 1.2.4 其他形式LNG氣化器19-20
• 1.3 超臨界流體概述20-24
• 1.3.1 超臨界流體簡介20-21
• 1.3.2 超臨界流體應用21-22
• 1.3.3 超臨界流體換熱研究22-24
• 1.4 本文主要內(nèi)容24-25
• 2 數(shù)學模型25-38
• 2.1 控制方程25-28
• 2.1.1 基本方程25-26
• 2.1.2 湍流模型選用26-27
• 2.1.3 其他量的計算27-28
• 2.2 對流傳熱理論28-31
• 2.2.1 對流傳熱基本關(guān)系式28-30
• 2.2.2 對流傳熱數(shù)學描述30-31
• 2.2.3 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)31
• 2.3 物性設定31-36
• 2.3.1 LNG與CH_4物性對比32-35
• 2.3.2 沿程阻力計算35-36
• 2.3.3 固體材料設定36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 3 二維模型模擬38-59
• 3.1 物理模型介紹38-40
• 3.1.1 模型介紹38
• 3.1.2 邊界條件38-39
• 3.1.3 網(wǎng)格相關(guān)性驗證39-40
• 3.2 流動分析40-44
• 3.2.1 參數(shù)云圖分析40-41
• 3.2.2 Re與Pr分析41-42
• 3.2.3 流體域T_b、T_w和T_c分析42
• 3.2.4 傳熱分析42-44
• 3.3 壓力對換熱影響44-49
• 3.3.1 流域速度分析45-46
• 3.3.2 流體域T_b和T_w分析46
• 3.3.3 傳熱分析46-49
• 3.4 水浴溫度對換熱影響49-53
• 3.4.1 流域速度分析49-50
• 3.4.2 流體域T_b和T_w分析50-51
• 3.4.3 傳熱分析51-53
• 3.5 質(zhì)量流率對換熱的影響53-58
• 3.5.1 流域速度分析54
• 3.5.2 流體域T_b和T_w分析54-55
• 3.5.3 傳熱分析55-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 4 三維直管數(shù)值模擬59-69
• 4.1 物理模型59-60
• 4.1.1 模型介紹59
• 4.1.2 網(wǎng)格相關(guān)性分析59-60
• 4.2. 流動分析60-62
• 4.2.1 自然對流強度60-61
• 4.2.2 物性云圖分析61-62
• 4.2.3 流動分析62
• 4.3 換熱分析62-65
• 4.3.1 3D模型計算結(jié)果與2D模型對比62-63
• 4.3.2 重力對對流傳熱的影響63-65
• 4.4 改變進口流量對換熱影響65-68
• 4.4.1 質(zhì)量流率對Ri的影響65-66
• 4.4.2 質(zhì)量流率對換熱影響66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 彎管模擬69-81
• 5.1 物理模型69-71
• 5.1.1 模型介紹69-70
• 5.1.2 網(wǎng)格相關(guān)性分析70-71
• 5.2 流動分析71-75
• 5.2.1 縱截面各參數(shù)云圖71-72
• 5.2.2 徑向截面各參數(shù)云圖72-73
• 5.2.3 迪恩數(shù)計算73-74
• 5.2.4 速度分量分析74-75
• 5.3 換熱分析75-80
• 5.3.1 傳熱分析75-77
• 5.3.2 質(zhì)量流率對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響77-78
• 5.3.3 重力對U形管內(nèi)流動換熱的作用78
• 5.3.4 彎管段對后續(xù)流動換熱的影響78-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況88-89
• 致謝89-90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王亞洲;華益新;孟華;;超臨界壓力下低溫甲烷的湍流傳熱數(shù)值研究[J];推進技術(shù);2010年05期

2 王旭輝;LNG車用燃料及在北京公交車的應用[J];天然氣工業(yè);2005年03期

3 王良軍;劉楊;羅仔源;柳山;趙春宇;;大型LNG地上全容儲罐的冷卻技術(shù)研究[J];天然氣工業(yè);2010年01期

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本文編號：1031335