本文關(guān)鍵詞：適用于FSRU的LNG中間流體氣化器換熱過程研究

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【摘要】：為了推進(jìn)和實現(xiàn)LNG-FSRU再氣化模塊的國產(chǎn)化,對各氣化器進(jìn)行了比較,考慮到具體的使用環(huán)境和目前的制造工藝,決定在FSRU上采用中間流體氣化器(IFV)。用HYSYS軟件模擬了IFV中的換熱流程,對LNG氣化器、丙烷氣化器和LNG調(diào)溫器進(jìn)行了模擬分析計算。通過理論研究、文獻(xiàn)調(diào)研和洋山港IFV的實際運行結(jié)果確定了適用于各換熱器的換熱計算模型,采用一定的計算方法分別對各換熱器進(jìn)行了換熱計算。從換熱情況、經(jīng)濟(jì)性、適用性、可操作性等方面對組合式IFV和分開式IFV進(jìn)行綜合比較,最終確定了IFV的結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)設(shè)計參數(shù),決定在FSRU上采用組合式IFV作為氣化裝置。結(jié)合具體實驗的可操作性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素確定了實驗方案,總結(jié)了實驗系統(tǒng)中所需要用到的各種設(shè)備和元件,論述了實驗臺的搭建工作、實驗準(zhǔn)備工作和實驗操作步驟,介紹了實驗數(shù)據(jù)的處理方法和實驗不確定度分析,以期利用有參考意義的實驗數(shù)據(jù)對水、丙烷的換熱情況進(jìn)行具體研究。為了驗證本實驗系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,首先在正式進(jìn)行實驗前做了相關(guān)的驗證性試驗進(jìn)行誤差分析。然后對氣化實驗套管內(nèi)丙烷和水以及冷凝實驗套管內(nèi)丙烷和冷氮氣的換熱實驗進(jìn)行研究分析,分別改變系統(tǒng)的傾斜程度、水的流量和水的入口溫度,分析其對水側(cè)的對流換熱、丙烷的沸騰換熱和丙烷的冷凝換熱產(chǎn)生的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水側(cè)的換熱系數(shù)會隨著水流速和水入口溫度的增大而增大,在小角度傾斜時,當(dāng)傾角增大,其也有所增大,不過增幅逐漸減小。把實驗值與D-B方程預(yù)測值進(jìn)行對比,兩者吻合得很好,趨勢都是一致的,而且誤差在10%以內(nèi)。丙烷的沸騰換熱系數(shù)會隨著熱流密度的增大而增大,且增幅有所平緩。當(dāng)換熱管傾斜時,其沸騰換熱系數(shù)大于水平狀態(tài)下的換熱系數(shù)。用Cooper方程對其換熱進(jìn)行預(yù)測,換熱系數(shù)預(yù)測值與實驗值的變化趨勢是一致的,不過實驗值會有所偏小,誤差基本在30%以內(nèi)。丙烷的冷凝換熱系數(shù)隨著壁面過冷度的增大而減小,且減小幅度有所平緩。在小角度下,換熱管傾斜時,丙烷的冷凝換熱系數(shù)略大于水平狀態(tài)下的換熱系數(shù)。用Nusselt方程對其冷凝過程進(jìn)行了預(yù)測,發(fā)現(xiàn)換熱系數(shù)的實驗值和Nusselt方程預(yù)測值的變化趨勢是一致的,但Nusselt方程的預(yù)測值大于實驗值,誤差在40%以內(nèi),故也對其誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了一定的分析。
【關(guān)鍵詞】：LNG FSRU 中間流體氣化器 丙烷 換熱
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 研究背景和意義10-13
• 1.1.1 LNG產(chǎn)業(yè)簡介10-11
• 1.1.2 FSRU的發(fā)展11-12
• 1.1.3 課題來源及介紹12-13
• 1.2 氣化器的分析13-15
• 1.2.1 氣化器的比選13-14
• 1.2.2 中間介質(zhì)的選用14-15
• 1.3 流體單相流動的換熱研究15-17
• 1.3.1 一般流體管內(nèi)流動的換熱研究15-16
• 1.3.2 一般流體橫掠圓管流動換熱研究16-17
• 1.3.3 超臨界流體管內(nèi)流動換熱研究17
• 1.4 中間介質(zhì)相變換熱研究17-22
• 1.4.1 中間介質(zhì)沸騰傳熱研究17-20
• 1.4.2 中間介質(zhì)冷凝傳熱研究20-22
• 1.5 本文研究內(nèi)容22-23
• 第二章 IFV氣化方案研究23-50
• 2.1 IFV工作原理和流程23-25
• 2.2 IFV的設(shè)計計算25-37
• 2.2.1 換熱關(guān)聯(lián)式的選用26-32
• 2.2.2 組合式IFV的設(shè)計計算32-35
• 2.2.3 分開式IFV的設(shè)計計算35-37
• 2.3 IFV的結(jié)構(gòu)分析和比較37-49
• 2.3.1 相關(guān)結(jié)構(gòu)計算介紹38
• 2.3.2 組合式IFV的結(jié)構(gòu)分析38-43
• 2.3.3 分開式IFV的結(jié)構(gòu)分析43-46
• 2.3.4 組合式IFV和分開式IFV的比較46-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 第三章 IFV換熱模擬實驗臺設(shè)計與搭建50-63
• 3.1 IFV換熱模擬實驗系統(tǒng)50-51
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)簡化處理50-51
• 3.1.2 實驗系統(tǒng)介紹51
• 3.2 實驗元件和設(shè)備51-55
• 3.2.1 實驗管路52-53
• 3.2.2 閥門53
• 3.2.3 丙烷儲罐53-54
• 3.2.4 丙烷循環(huán)泵54
• 3.2.5 恒溫水箱54
• 3.2.6 流量計54
• 3.2.7 壓力傳感器54
• 3.2.8 鉑電阻和熱電偶54
• 3.2.9 保溫材料54-55
• 3.2.10 數(shù)據(jù)采集55
• 3.3 實驗臺搭建工作55
• 3.4 實驗準(zhǔn)備工作及實驗步驟55-58
• 3.4.1 實驗系統(tǒng)檢漏56
• 3.4.2 實驗系統(tǒng)抽真空并充注工質(zhì)56-57
• 3.4.3 實驗系統(tǒng)調(diào)試57
• 3.4.4 實驗操作步驟57-58
• 3.5 實驗數(shù)據(jù)處理58-60
• 3.5.1 水側(cè)換熱系數(shù)計算處理58
• 3.5.2 丙烷氣化換熱系數(shù)計算處理58-59
• 3.5.3 丙烷冷凝換熱系數(shù)計算處理59-60
• 3.6 實驗不確定度分析60-62
• 3.7 本章小結(jié)62-63
• 第四章 IFV換熱模擬實驗結(jié)果分析63-76
• 4.1 實驗準(zhǔn)確性驗證63-65
• 4.2 實驗結(jié)果與分析65-74
• 4.2.1 水側(cè)換熱系數(shù)分析65-67
• 4.2.2 丙烷氣化換熱系數(shù)分析67-71
• 4.2.3 丙烷冷凝換熱系數(shù)分析71-74
• 4.3 本章小結(jié)74-76
• 第五章 總結(jié)與展望76-78
• 5.1 主要工作總結(jié)76-77
• 5.2 后續(xù)工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果82-85
• 上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文答辯決議書85

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本文編號：874318