本文關(guān)鍵詞：大溫度滑移混合工質(zhì)在水平管外池沸騰中的換熱特性研究

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【摘要】：優(yōu)化纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于提高天然氣液化工廠的產(chǎn)能,降低生產(chǎn)能耗及成本,尤其是對(duì)超大型天然氣液化流程更是顯得意義重大。但是,現(xiàn)今仍缺少一套能較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)纏繞管式換熱器中換熱管換熱過(guò)程的關(guān)聯(lián)式,尤其是混合工質(zhì)的沸騰過(guò)程。主要原因是到目前為止,對(duì)大溫度滑移混合工質(zhì)在水平管外沸騰的實(shí)驗(yàn)仍較為缺乏。基于這點(diǎn),本文作者以天然氣液化流程中常用到的制冷劑組分:乙烷、丙烷、異丁烷及其二元混合工質(zhì)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,設(shè)計(jì)了一套用于研究低壓環(huán)境下的大溫度滑移二元混合工質(zhì)在水平管外池沸騰的換熱特性的實(shí)驗(yàn)方法,并依此方法搭建了一套可自動(dòng)控制的池沸騰實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文對(duì)Kotthoff,S.,Gorenflo,D.計(jì)算關(guān)聯(lián)式進(jìn)行修正,修正后的計(jì)算關(guān)聯(lián)式與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大相對(duì)誤差在9%以內(nèi),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)良好。本文通過(guò)對(duì)大溫度滑移的烷烴類混合工質(zhì)水平管外池沸騰中氣泡的生長(zhǎng)與脫離進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)混合工質(zhì)的組分構(gòu)成和池沸騰熱流密度大小與氣化核心數(shù)、氣泡脫離直徑大小有著非常密切的關(guān)系。隨后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),組分沸點(diǎn)差越大的混合工質(zhì)在高熱流密度下,混合效應(yīng)對(duì)池沸騰換熱效果的削弱程度將變大。對(duì)于異丁烷和乙烷這種大溫度滑移的二元混合工質(zhì)來(lái)說(shuō),其換熱系數(shù)的最小值時(shí)只有其理想換熱系數(shù)的40%,導(dǎo)致混合工質(zhì)的沸騰換熱效果大大惡化。本文使用了衰減系數(shù)K對(duì)換熱系數(shù)的衰減現(xiàn)象進(jìn)行分析,最后指出滑移溫度是描述衰減系數(shù)K的重要參數(shù)。本文的分析和結(jié)論從某種程度上可以用于解釋在天然氣液化流程中換熱器在低溫段換熱效率急劇降低的原因。
【關(guān)鍵詞】：天然氣液化 混合工質(zhì) 大溫度滑移 水平管外池沸騰
【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】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-12
• 1.1.1 天然氣液化的發(fā)展前景9
• 1.1.2 纏繞管式換熱器在天然氣液化流程中的應(yīng)用9-10
• 1.1.3 纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)10-11
• 1.1.4 混合工質(zhì)制冷劑11-12
• 1.2 本課題的提出與研究意義12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 課題研究的工作內(nèi)容15-16
• 第二章 池沸騰實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)流程16-30
• 2.1 池沸騰實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介16-17
• 2.2 制冷系統(tǒng)17-19
• 2.2.1 制冷系統(tǒng)流程17-18
• 2.2.2 制冷系統(tǒng)部件選型依據(jù)18-19
• 2.3 池沸騰實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)19-22
• 2.3.1 池沸騰杜瓦罐19-20
• 2.3.2 池沸騰水平管結(jié)構(gòu)20-22
• 2.4 測(cè)量及控制系統(tǒng)22-26
• 2.4.1 測(cè)量系統(tǒng)22
• 2.4.2 控制系統(tǒng)22-26
• 2.5 池沸騰實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)流程26-28
• 2.5.1 制冷系統(tǒng)降溫流程27
• 2.5.2 池沸騰工況穩(wěn)定流程27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第三章 池沸騰實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-45
• 3.1 純工質(zhì)管外池沸騰30-31
• 3.2 二元混合工質(zhì)管外池沸騰31-44
• 3.2.1 混合工質(zhì)水平管外池沸騰中氣泡的生長(zhǎng)與脫離31-39
• 3.2.2 混合工質(zhì)池沸騰換熱系數(shù)對(duì)比分析39-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 混合工質(zhì)池沸騰模型及擬合計(jì)算分析45-63
• 4.1 國(guó)內(nèi)外池沸騰模型45-47
• 4.1.1 池沸騰換熱關(guān)聯(lián)式簡(jiǎn)介45
• 4.1.2 平板池沸騰換熱關(guān)聯(lián)式45-46
• 4.1.3 水平管外池沸騰換熱關(guān)聯(lián)式46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性驗(yàn)證47-48
• 4.3 池沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式修正48-53
• 4.3.1 壓力影響修正49-50
• 4.3.2 表面粗糙度影響修正50
• 4.3.3 沸騰壁面材質(zhì)影響修正50-51
• 4.3.4 熱流密度影響修正51
• 4.3.5 修正關(guān)聯(lián)式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)51-53
• 4.4 混合工質(zhì)池沸騰換熱模型53-55
• 4.4.1 混合工質(zhì)實(shí)際與理想池沸騰換熱系數(shù)的定義53-54
• 4.4.2 混合工質(zhì)沸騰換熱系數(shù)降低的原因54-55
• 4.5 混合工質(zhì)池沸騰換熱系數(shù)的衰減系數(shù)K55-61
• 4.5.1 衰減系數(shù)K的定義55-56
• 4.5.2 關(guān)于混合工質(zhì)池沸騰中衰減系數(shù)K的分析56-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 附件70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：774478