發(fā)布時間：2023-05-07 00:07

　　繞管式換熱器作為液化天然氣的主要設備,由于其結構緊湊,換熱率高,可實現(xiàn)多種工質的換熱,并且承壓能力高,被廣泛應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口,缺乏設計和制造繞管式換熱器方面的技術。繞管式換熱器內(nèi)的混合制冷劑屬于碳氫類非共沸混合物,其兩相相變傳熱過程極為復雜。由于缺乏預測精度高的換熱關聯(lián)式來計算混合工質的兩相傳熱系數(shù),使得繞管式換熱器的優(yōu)化設計十分困難。因此,本文采用實驗和模擬的方法對螺旋管內(nèi)碳氫類混合工質的冷凝換熱特性進行研究。首先,設計并搭建了可以測量碳氫類混合工質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)處理方法進行了介紹。利用實驗臺對單工質丙烷進行了冷凝換熱研究,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),對混合工質甲烷/丙烷在管內(nèi)冷凝流動的流型進行了觀測,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。為混合工質的冷凝流動換熱研究奠定了基礎。其次,通過對實驗測試樣件結構合理的簡...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：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)狀和進展
        1.2.1 兩相流流型研究
        1.2.2 單工質管內(nèi)強迫流動冷凝換熱研究
        1.2.3 混合工質管內(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
    1.3 本文的主要研究工作
第2章 混合工質管內(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 單工質換熱系數(shù)預測值與實驗值比較
    2.5 混合工質冷凝流型實驗觀察
    2.6 本章小結
第3章 混合工質管內(nèi)冷凝模型研究
    3.1 引言
    3.2 混合工質管內(nèi)強迫流動冷凝換熱數(shù)學模型
        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 混合工質管內(nèi)冷凝流型數(shù)值模擬結果與實驗的對比
    3.4 混合工質管內(nèi)強迫流動冷凝換熱模型的修正
    3.5 本章小結
第4章 混合工質管內(nèi)強迫流動冷凝換熱特性研究
    4.1 引言
    4.2 混合工質管內(nèi)冷凝換熱計算結果與實驗的對比
    4.3 不同運行參數(shù)下混合工質冷凝換熱規(guī)律的研究
        4.3.1 質量流率對換熱系數(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 不同結構參數(shù)下混合工質冷凝換熱規(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
第5章 混合工質管內(nèi)冷凝換熱流型圖及換熱關聯(lián)式分析
    5.1 引言
    5.2 混合工質管內(nèi)冷凝流型圖
    5.3 混合工質冷凝換熱關聯(lián)式
        5.3.1 現(xiàn)有管內(nèi)冷凝換熱關聯(lián)式適用性分析
        5.3.2 基于流型的換熱關聯(lián)式
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3809863