【摘要】：繞管式換熱器是天然氣液化的核心設備,然而目前中國天然氣液化用大型繞管式換熱器的實驗研究比較薄弱,相關設計工作的指導理論還不完善.為研究液化天然氣(LNG)繞管式換熱器管側流動與傳熱特性,提出一種可以模擬LNG繞管式換熱器實際運行工況的實驗方法,并完成實驗臺的設計、搭建及調試工作.為保證實驗數(shù)據(jù)的準確性,以液相丙烷為實驗介質,對其在不同工況下的傳熱系數(shù)進行實測,并將實驗所得傳熱系數(shù)與在相同工況下由經(jīng)典的管內傳熱關聯(lián)式計算所得傳熱系數(shù)進行對比.結果表明:實驗臺可以穩(wěn)定工作,實驗工況可以達到LNG繞管式換熱器的實際運行工況,實驗測試值與相同工況下的關聯(lián)式計算值偏差在±10%以內.說明實驗臺精度較高,實驗數(shù)據(jù)可靠,為LNG繞管式換熱器管側冷凝流動與傳熱特性的深入研究奠定了實驗基礎.
【圖文】：

進行了螺旋管內油水液液兩相流流型的實驗研究，給出了螺旋管內液液兩相流的流型圖．上述研究取得了一定成果，但未能反映實際的LNG繞管式換熱器運行工況，導致實驗結果偏差較大，并不能直接指導LNG繞管式換熱器設計計算．因此，提出了一種可以模擬LNG繞管式換熱器實際運行工況的實驗方法，設計并搭建了實驗臺，并對其精度進行校驗，為下一步LNG繞管式換熱器流動與傳熱規(guī)律的研究奠定了實驗基礎．1實驗系統(tǒng)原理LNG繞管式換熱器管側實驗系統(tǒng)包括3部分:測量循環(huán)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)和外部冷源系統(tǒng)．實驗系統(tǒng)原理見圖1，相關設備名稱見表1．!"#$%&’()*+,*-#$%&’./0,12*3%&’45,!"#"$"#%&#’("’#%)("*#%+(,#%"#%’#%*-’.(")(""#%,-"/0’("&1!"#$("%23#40"("5()!’(6$’(&5(+(7圖1實驗系統(tǒng)原理Fig．1Schematicdiagramoftheexperimentalsystem表1主要設備Tab．1Majorequipment設備編號設備名稱U測試樣件T1～T15溫度傳感器P01～P07壓力傳感器dP壓差傳感器M1、M2質量流量計P1、P2循環(huán)泵E1、E2換熱器H1、H2加熱器C緩沖罐S1、S2流型觀察窗Ｒ低溫制冷機N液氮罐V調節(jié)閥測量循環(huán)系統(tǒng):過冷的循環(huán)工質經(jīng)過循環(huán)泵P1后進入加熱器H1，通過調節(jié)加熱器加熱功率可以控制循環(huán)工質的蒸發(fā)量從而控制測試樣件入口的干度．加熱器出口循環(huán)工質為氣液兩相，由于氣相和液相溫度存在差異，會導致流體溫度測量不準確，因此，在測量氣液兩相流溫度時需要先經(jīng)過攪拌使氣液溫度達到平衡．攪拌后循環(huán)工質原有的流型被破壞，通過流型發(fā)展段使流型重建，流型重建完成后進入流型觀察窗S1，然后進入測試樣件．在測試樣件內循環(huán)工質被部分冷凝．循環(huán)工質經(jīng)過測試樣件

之間加了一段流型觀察窗S1，觀察窗采用雙層真空石英玻璃制造，承壓高，保溫性好，確保在觀察流型時不產(chǎn)生附加熱流．為了保證測試樣件內為某一確定流型，除了在入口處觀察外，在出口處也需要觀察流型，，如果二者為同一流型則可以認為管內工質在確定流型下冷凝;為此，在出口處也添加了一段與螺旋管出口相切的流型觀察窗S1．為了準確測量測試樣件內管的壁溫，在測試樣件的中間及出口位置設置溫度測點，每個測點有3個溫度傳感器，在圓管截面上均勻布置，每120°一個．3個測量值的平均值為該點的內管壁溫，傳感器布置見圖2．!"#$%1—傳感器接頭;2—螺母;3—銅套管;4—溫度傳感器;5—測試樣件內管外壁圖2溫度傳感器布置Fig．2Layoutoftemperaturesensor2．2測試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗測試數(shù)據(jù)由PLC完成采集，主機型號為CPU224XP，同時連接EM231模塊，可以實現(xiàn)多組模擬量數(shù)字量的采集．需要測試的實驗參數(shù)有溫度、壓力、壓差和流量等，分別由鉑電阻(Pt100)溫度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器以及質量流量計測試完成．所選傳感器的性能參數(shù)如表2所示．本實驗主要的測試參數(shù)為溫度，溫度測試值直接參與數(shù)據(jù)計算并影響最后的實驗結果．溫度傳感器的精度已經(jīng)給出，但在信號傳輸過程中仍會有誤差產(chǎn)生，為了消除這部分誤差帶來的影響，對與溫度傳感器連接的15路信號傳遞線路進行了精度校核．表2傳感器性能參數(shù)Tab．2Parametersofsensor名稱量程范圍輸出信號精度供電電壓壓力傳感器0～6MPa4～20mA電流信號±0．1%FS24VDC0～1MPa4～20mA電流信號±0．1%FS24VDC壓差傳感器0～30kPa4～20mA電流信號±0．1%FS24VDC溫度傳感器－160～40℃電阻信號±(0．1+0．0017×t)℃24VDC流量計50～200kg·h－1

【參考文獻】

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1 張小艷;姜芳芳;;螺旋管換熱技術的研究現(xiàn)狀綜述[J];制冷與空調(四川);2014年01期

2 浦暉;陳杰;;繞管式換熱器在大型天然氣液化裝置中的應用及國產(chǎn)化技術分析[J];制冷技術;2011年03期

3 陳永東;陳學東;;LNG成套裝置換熱器關鍵技術分析[J];天然氣工業(yè);2010年01期

【共引文獻】

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1 李劍銳;陳杰;浦暉;李恩道;丁國良;胡海濤;莊大偉;;橫搖對水平管外制冷劑兩相降膜流動換熱特性的影響分析[J];制冷技術;2016年05期

2 潘杰;呂濤;李冉;吳剛;;超臨界壓力下SuperORV傳熱管的傳熱特性[J];工程熱物理學報;2016年09期

3 汪宏偉;龍增兵;劉家洪;李龍;張藝;;天然氣液化C_3/MRC工藝研究[J];天然氣與石油;2016年04期

4 曹巧英;顧煒莉;李四貴;吳丹珍;;有機熱載體在螺旋盤管內流動換熱特性影響因素分析[J];工業(yè)鍋爐;2016年03期

5 賈榮;宋陽;林文勝;;混合制冷劑重烴組分對PRICO液化流程的影響[J];制冷技術;2016年03期

6 陳帥;張智旋;;LNG接收站在海水低溫條件下的ORV節(jié)能運行技術[J];天然氣工業(yè);2016年05期

7 鄧志安;姜晨薇;張雪婷;梁逍;楊帆;;超級開架式氣化器新型傳熱管內流場及對流換熱的數(shù)值模擬[J];天然氣工業(yè);2016年04期

8 高廣超;張鑫;李超;;換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J];當代化工研究;2016年04期

9 黃慶楠;陳杰;楊文剛;羅婷婷;丁國良;胡海濤;;螺旋折流板管殼式換熱器內LNG混合介質流動冷凝特性仿真平臺開發(fā)及影響因素分析[J];制冷技術;2015年06期

10 陽大清;周紅桃;;繞管式換熱器殼側流場流動與傳熱的數(shù)值模擬研究[J];壓力容器;2015年11期

【二級參考文獻】

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1 鄧高飛;崔曉鈺;王曉占;李治華;;螺旋槽管直管和盤旋螺旋槽管的換熱性能比較[J];制冷與空調(四川);2012年02期

2 李朝陽;馬貴陽;徐柳;;螺旋管內流場數(shù)值模擬[J];遼寧石油化工大學學報;2011年03期

3 鮑偉;馬虎根;張希忠;;流體在螺旋管內對流換熱和壓降性能的數(shù)值模擬[J];上海理工大學學報;2011年01期

4 劉湘云;史保新;李克天;劉吉安;;螺旋內肋管的流阻與換熱特性實驗研究[J];中北大學學報(自然科學版);2010年02期

5 陳永東;陳學東;;LNG成套裝置換熱器關鍵技術分析[J];天然氣工業(yè);2010年01期

6 陳志光;秦朝葵;戴萬能;;螺旋管傳熱系數(shù)實驗研究和溫度場數(shù)值模擬[J];煤氣與熱力;2010年01期

7 張超;黃群;侯建國;劉淼兒;張海;;海上LNG接收終端技術方案研究[J];海洋技術;2009年02期

8 畢明樹;竇興華;;LNG沉浸式氣化器的數(shù)值模擬[J];天然氣工業(yè);2009年01期

9 王明富;;強制通風液化天然氣汽化器的研制[J];深冷技術;2008年06期

10 趙凌;;開封空分集團一次中標8臺高壓繞管換熱器[J];氣體分離;2008年02期

【相似文獻】

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1 李政;;淺談繞管式換熱器的管道設計及應用[J];科技創(chuàng)新導報;2013年05期

2 ;用于冷卻新洰裂解氣或其它類似氣體用的管式換熱器[J];化工與通用機械;1973年02期

3 丁超;高城;劉桂春;;片狀管式換熱器在鞍鋼的應用[J];江蘇冶金;1985年04期

4 丁超,高城,劉桂香;片狀管式換熱器在鞍鋼的應用[J];冶金能源;1986年03期

5 ;湍流對橫流管式換熱器傳熱和壓降的影響[J];化工裝備技術;1992年04期

6 張立榮;;新型插入件管式換熱器研制成功[J];上海金屬;1993年03期

7 張立榮;;新型插入件管式換熱器[J];江蘇冶金;1993年01期

8 張立榮;;新型插入件管式換熱器研制成功[J];工業(yè)爐;1993年01期

9 張立榮;;新型插入件管式換熱器研制成功[J];石油化工設備技術;1993年03期

10 王沖;熱法處理溶出裝置管式換熱器的內管結疤[J];設備管理與維修;2005年07期

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1 李建偉;;首臺國產(chǎn)化高壓繞管式換熱器的成功研制[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

2 徐志明;楊善讓;王建國;孫靈芳;甘云華;;管式換熱器積灰特性的實驗研究[A];“加入WTO和科學技術與吉林經(jīng)濟發(fā)展——機遇·挑戰(zhàn)·責任”吉林省第二屆科學技術學術年會論文集（上）[C];2002年

3 曹振恒;閆紅文;劉樹繁;高曉明;付峰;;多面折流片用于管式換熱器內的強化傳熱性能[A];中國化工學會2009年年會暨第三屆全國石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術論壇會議論文集（上）[C];2009年

4 邵乃宇;余曉明;徐亮;;翅片管式換熱器設計計算及程序[A];上海市制冷學會二○○一年學術年會論文集[C];2001年

5 高飛;陳瑩;左建國;李維仲;;波紋翅片管式換熱器空氣側傳熱與阻力性能[A];中國制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

6 王小波;;直立倒裝U型管式換熱器管束快捷檢修方法[A];第六屆中國科學家論壇論文匯編[C];2007年

7 周倩;李新國;趙軍;朱強;李麗新;龔宇烈;王健;陳濤;;垂直埋管式換熱器及周圍土壤溫度場的實驗研究[A];全國暖通空調制冷2002年學術年會論文集[C];2002年

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1 顧桂珍　何慶富;專家采購膽大心細降成本[N];中國石化報;2011年

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1 徐雪倩;螺紋鎖緊環(huán)U形管式換熱器管箱端部密封結構分析研究與改進[D];北京化工大學;2015年

2 薛佳幸;纏繞管式換熱器換熱工藝研究[D];蘭州交通大學;2015年

3 向鵬飛;螺旋繞管式換熱器的優(yōu)化設計[D];武漢工程大學;2015年

4 于清野;纏繞管式換熱器計算方法研究[D];大連理工大學;2011年

5 謝斌;管式換熱器的動態(tài)特性研究[D];東北大學;2010年

6 李云花;U形管式換熱器的研究與優(yōu)化設計[D];青島科技大學;2006年

7 關志超;自緊密封U型管式換熱器的有限元分析[D];東北石油大學;2011年

8 張健鋮;用于廢熱回收用途管式換熱器的分析和優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

9 李鑫寧;U形管式換熱器管板密封面修復裝置的研究及控制系統(tǒng)開發(fā)[D];蘭州理工大學;2010年

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