繞管式換熱器作為液化天然氣的主要設(shè)備,由于其結(jié)構(gòu)緊湊,換熱率高,可實現(xiàn)多種工質(zhì)的換熱,并且承壓能力高,被廣泛應(yīng)用在大型天然氣液化裝置中。目前我國的大型繞管式換熱器均依靠進(jìn)口,缺乏設(shè)計和制造繞管式換熱器方面的技術(shù)。繞管式換熱器內(nèi)的混合制冷劑屬于碳?xì)漕惙枪卜谢旌衔?其兩相相變傳熱過程極為復(fù)雜。由于缺乏預(yù)測精度高的換熱關(guān)聯(lián)式來計算混合工質(zhì)的兩相傳熱系數(shù),使得繞管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計十分困難。因此,本文采用實驗和模擬的方法對螺旋管內(nèi)碳?xì)漕惢旌瞎べ|(zhì)的冷凝換熱特性進(jìn)行研究。首先,設(shè)計并搭建了可以測量碳?xì)漕惢旌瞎べ|(zhì)在繞管式換熱器單根螺旋管內(nèi)實際工況下冷凝流動換熱特性的低溫實驗臺,提出了測試樣件雙層套管內(nèi)管內(nèi)壁溫的測試方法,對實驗系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了介紹。利用實驗臺對單工質(zhì)丙烷進(jìn)行了冷凝換熱研究,分析了不同運行參數(shù)對丙烷冷凝換熱系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明實驗臺運行穩(wěn)定,測試精度滿足實驗要求。并且建立了流型可視化系統(tǒng),對混合工質(zhì)甲烷/丙烷在管內(nèi)冷凝流動的流型進(jìn)行了觀測,得到了塞狀流、分層流、波狀流、半環(huán)狀流和環(huán)狀流五種主要流型。為混合工質(zhì)的冷凝流動換熱研究奠定了基礎(chǔ)。其次,通過對實驗測試樣件結(jié)構(gòu)合理的簡...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展
        1.2.1 兩相流流型研究
        1.2.2 單工質(zhì)管內(nèi)強迫流動冷凝換熱研究
        1.2.3 混合工質(zhì)管內(nèi)強迫流動冷凝換熱研究
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文的主要研究工作
第2章 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝換熱實驗研究
    2.1 引言
    2.2 實驗系統(tǒng)
        2.2.1 實驗系統(tǒng)原理
        2.2.2 參數(shù)測量與控制系統(tǒng)
    2.3 實驗數(shù)據(jù)處理
        2.3.1 內(nèi)壁溫計算
        2.3.2 干度計算
        2.3.3 換熱系數(shù)計算
        2.3.4 實驗不確定度分析
    2.4 單工質(zhì)管內(nèi)冷凝換熱研究
        2.4.1 實驗臺精度驗證
        2.4.2 運行參數(shù)對換熱系數(shù)的影響
        2.4.3 單工質(zhì)換熱系數(shù)預(yù)測值與實驗值比較
    2.5 混合工質(zhì)冷凝流型實驗觀察
    2.6 本章小結(jié)
第3章 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝模型研究
    3.1 引言
    3.2 混合工質(zhì)管內(nèi)強迫流動冷凝換熱數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 物理模型及網(wǎng)格
        3.2.2 控制方程及相變模型
        3.2.3 邊界條件及數(shù)值方法
    3.3 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝流型數(shù)值模擬結(jié)果與實驗的對比
    3.4 混合工質(zhì)管內(nèi)強迫流動冷凝換熱模型的修正
    3.5 本章小結(jié)
第4章 混合工質(zhì)管內(nèi)強迫流動冷凝換熱特性研究
    4.1 引言
    4.2 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝換熱計算結(jié)果與實驗的對比
    4.3 不同運行參數(shù)下混合工質(zhì)冷凝換熱規(guī)律的研究
        4.3.1 質(zhì)量流率對換熱系數(shù)的影響
        4.3.2 飽和壓力對換熱系數(shù)的影響
        4.3.3 熱流密度對換熱系數(shù)的影響
        4.3.4 不同組分配比對換熱系數(shù)的影響
    4.4 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下混合工質(zhì)冷凝換熱規(guī)律的研究
        4.4.1 管徑對換熱系數(shù)的影響
        4.4.2 螺旋升角對換熱系數(shù)的影響
        4.4.3 曲率直徑對換熱系數(shù)的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝換熱流型圖及換熱關(guān)聯(lián)式分析
    5.1 引言
    5.2 混合工質(zhì)管內(nèi)冷凝流型圖
    5.3 混合工質(zhì)冷凝換熱關(guān)聯(lián)式
        5.3.1 現(xiàn)有管內(nèi)冷凝換熱關(guān)聯(lián)式適用性分析
        5.3.2 基于流型的換熱關(guān)聯(lián)式
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3809863