【摘要】：板翅式換熱器是一種高效緊湊型換熱器,被廣泛應(yīng)用于石油化工、氣體分離和天然氣液化等工業(yè)中。與兩股流換熱器相比,多股流板翅式換熱器內(nèi)流體介質(zhì)多,結(jié)構(gòu)和換熱過(guò)程更為復(fù)雜,各通道內(nèi)不同流體的速度場(chǎng)以及溫差場(chǎng)相互影響、相互協(xié)同,眾多因素使多股流板翅式換熱器的性能研究與優(yōu)化變得十分困難。本文以混合工質(zhì)天然氣液化流程中的板翅式換熱器內(nèi)多股流換熱過(guò)程作為研究對(duì)象,通過(guò)Aspen plus模擬對(duì)比完全協(xié)同換熱和獨(dú)立換熱兩種換熱模式的換熱集成曲線,結(jié)果表明獨(dú)立換熱無(wú)法滿足換熱工藝要求。對(duì)完全協(xié)同換熱和獨(dú)立換熱過(guò)程進(jìn)行?分析,結(jié)果表明獨(dú)立換熱?損是協(xié)同換熱?損的十倍以上,協(xié)同換熱的?效率達(dá)到92.82%,但是幾種不同流量比例下的獨(dú)立換熱的?效率在45%左右,說(shuō)明完全協(xié)同換熱可以減小?損以及增強(qiáng)多股流換熱過(guò)程的?效率。為了研究通道排列對(duì)板翅式換熱器換熱性能的影響,使用板翅式換熱器設(shè)計(jì)軟件Aspen Muse模擬比較幾種不同的通道排列對(duì)應(yīng)的多股流換熱過(guò)程的zigzag圖,根據(jù)此圖評(píng)估各通道排列的優(yōu)劣。模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Aspen Muse軟件存在一定局限性,因此本文對(duì)多股流板翅式換熱器建立模型,調(diào)用Aspen Plus的混合工質(zhì)物性數(shù)據(jù)庫(kù),使用VBA編制程序。選擇Chen公式計(jì)算沸騰換熱系數(shù),Shah公式計(jì)算冷凝換熱系數(shù)。利用模擬軟件對(duì)天然氣液化過(guò)程中的多股流換熱過(guò)程進(jìn)行計(jì)算,對(duì)比分析復(fù)疊布置的相鄰冷流的協(xié)同性對(duì)整個(gè)換熱過(guò)程的影響。改變相鄰冷流之間的換熱熱阻,對(duì)換熱溫差場(chǎng)進(jìn)行分析,結(jié)果表明若計(jì)算過(guò)程不考慮相鄰冷流之間的協(xié)同作用,換熱過(guò)程將無(wú)法進(jìn)行,相鄰冷流間協(xié)同性越好,多股流換熱的換熱量越大,換熱效果越好。說(shuō)明相鄰冷流之間的協(xié)同作用對(duì)整個(gè)多股流換熱過(guò)程十分重要。因此在多股流板翅式換熱器的設(shè)計(jì)中,相鄰冷流之間協(xié)同換熱的影響應(yīng)計(jì)入其中。
[Abstract]:Plate-fin heat exchanger is an efficient compact heat exchanger, which is widely used in petrochemical, gas separation and natural gas liquefaction industries. Compared with the two flow heat exchangers, the multi-flow plate-fin heat exchanger has more fluid media, more complicated structure and heat transfer process, and the velocity field and temperature difference field of different fluid in each channel interact with each other and cooperate with each other. Many factors make it difficult to study and optimize the performance of multi-flow plate-fin heat exchanger. In this paper, the heat transfer process of plate-fin heat exchanger in plate-fin heat exchanger with mixed working fluid is taken as the research object, and the heat transfer integration curves of two kinds of heat transfer modes are compared by Aspen plus simulation. The results show that independent heat transfer can not meet the requirements of heat transfer process. For fully coordinated heat transfer and independent heat transfer processes? The results show that the heat transfer is independent. Damage is coordinated heat transfer? More than ten times the damage, synergistic heat transfer? The efficiency reaches 92.82%, but how many different flow ratios are independent heat transfer? The efficiency is about 45%, which indicates that the total synergistic heat transfer can be reduced. Loss and enhancement of multistream heat transfer processes? Efficiency. In order to study the influence of channel alignment on the heat transfer performance of plate-fin heat exchanger, the zigzag diagrams of several different channel arrangement corresponding to the heat transfer process of multi-strand flow were simulated and compared by using the plate-fin heat exchanger design software Aspen Muse. According to this figure, the channel arrangement is evaluated. In the process of simulation, it is found that the Aspen Muse software has some limitations, so this paper establishes a model for the multi-strand flow plate-fin heat exchanger, calls the mixed working fluid physical property database of Aspen Plus, and uses VBA to compile the program. Chen formula is used to calculate boiling heat transfer coefficient and Shah formula to calculate condensation heat transfer coefficient. The simulation software was used to calculate the heat transfer process of multi-stream flow in the process of natural gas liquefaction, and the effect of the superimposed adjacent cold flow on the whole heat transfer process was compared and analyzed. By changing the heat transfer resistance between adjacent cold flows and analyzing the heat transfer temperature difference field, the results show that if the synergy between adjacent cold flows is not taken into account in the calculation process, the heat transfer process will not be carried out, and the better the synergy between adjacent cold flows is, The larger the heat transfer of multi-strand flow, the better the heat transfer effect. It shows that the synergy between adjacent cold flows is very important for the whole heat transfer process of multi-stream flow. Therefore, in the design of multi-stream plate-fin heat exchangers, the effect of coordinated heat transfer between adjacent cold flows should be included.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172

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本文編號(hào)：2391768