【摘要】：眾所周知,我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度越來越快,但經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時,環(huán)境問題、能源浪費(fèi)問題也會隨之而來。天然氣作為綠色能源,是我國主要應(yīng)用的能源形式之一,液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)在氣化過程中可以釋放出大量的冷量,若能在實(shí)際工程中將此部分冷量進(jìn)行有效利用,則能充分響應(yīng)我國節(jié)能減排的國策,建設(shè)帶有冷能利用的液化天然氣氣化站具有重要的工程實(shí)際意義。LNG在氣化過程中,氣化器的換熱性能直接決定了氣化站冷能回收系統(tǒng)的效果即冷能回收利用的效率,所以研究氣化器的換熱性能具有非常重要的實(shí)際意義。通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合熱力學(xué)理論基礎(chǔ)及數(shù)值模擬分析,對小型LNG氣化站冷能回收方式進(jìn)行研究,得出其冷能利用的方式;同時對冷能回收過程起到重要影響作用的氣化器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計及流場數(shù)值模擬分析,從而得出氣化中流場變化情況及其本身的換熱效果。首先,基于熱力學(xué)角度采用?分析的方法分析LNG氣化過程的冷量?的變化,從冷量?中包含的低溫?及壓力?展開,并對LNG冷量?起到主要影響的環(huán)境溫度及系統(tǒng)壓力因素進(jìn)行分析,從而為LNG冷能的高效回收提供理論基礎(chǔ)。同時,對單位體積的LNG氣化冷量進(jìn)行了計算,得到可產(chǎn)生約417MJ的冷量,這說明小型LNG氣化站的冷量是有回收利用價值的,同時表明了氣化器的設(shè)計意義。其次,基于某氣化站實(shí)例,將站內(nèi)產(chǎn)生的冷能用于冷庫與站內(nèi)空調(diào)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能量的梯級利用。通過對冷媒的分析確定本設(shè)計中選用液態(tài)二氧化碳作為一級氣化器的冷媒,體積分?jǐn)?shù)為50%的乙二醇溶液作為二級氣化器的冷媒。根據(jù)相關(guān)公式計算氣化站的冷庫系統(tǒng)的冷量,應(yīng)用EnergyPlus軟件對站內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷進(jìn)行全年動態(tài)分析,得出其在全年內(nèi)的最大耗冷量。通過對其冷量進(jìn)行對比分析,證明站內(nèi)供給冷量均能滿足站內(nèi)生產(chǎn)與生活的冷量需求,這也同時為氣化器設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。氣化器是小型LNG氣化站氣化過程中的重要工作部件,為提高冷能回收系統(tǒng)對冷量的有效利用率,依據(jù)氣化器設(shè)計原則,對氣化器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過計算得到氣化器的換熱系數(shù)、管壁溫度、流動阻力等參數(shù),設(shè)計出氣化器的結(jié)構(gòu),保證氣化器的管壁不會發(fā)生凍結(jié)。最后,應(yīng)用流體數(shù)值模擬分析軟件,對氣化器的運(yùn)行工況進(jìn)行數(shù)值模擬,從而從數(shù)值模擬方面校核氣化器設(shè)計的可行性。通過建模及參數(shù)設(shè)置得出其流場分布及溫度場分布,分析得出氣化器中流體在折流板附近區(qū)域形成漩渦,流速變化較大,因此在設(shè)計過程中要注意增加折流板的厚度以加強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著殼程流體的進(jìn)口流速越大,流體在擋板區(qū)域產(chǎn)生的渦流面積越小,渦流周邊區(qū)域的流速很大,且速度變化梯度非常明顯。對流換熱系數(shù)總體趨勢隨流速增大而增大,利于換熱過程的進(jìn)行,但當(dāng)流經(jīng)折流板時,其值減小。因此,在對氣化器進(jìn)行設(shè)計時,一定要注意其在折流板附近的情況,對流速進(jìn)行合理設(shè)置,選用合適的強(qiáng)化換熱措施才能提高氣化器換熱效率。
【圖文】：

以推導(dǎo)出熱效率，實(shí)際工程中常用量的“量”的問題，結(jié)合不同形式轉(zhuǎn)化。而熱力學(xué)第二定律對能量的高品位能與低品位能，，也就是常說“質(zhì)”來分析能量，準(zhǔn)確說明在能能量的一種重要方法，將熱力學(xué)第量的傳遞過程及不可逆過程。此方析，為 LNG 冷能分析提供理論依定義為傳熱過程中系統(tǒng)與環(huán)境到達(dá)有用功。當(dāng)物體的溫度較環(huán)境的溫冷量被系統(tǒng)吸收做的最大有用功稱熱源放熱時，冷源則吸熱，這個過度變化時可用能的情況如圖 2-1 所

由于 LNG 為混合物，其物性參數(shù)難以確例，所以在計算時，采用液態(tài)甲烷的物0 0, 0 0=x t p ps sT Te ( T - T s )c c T ln ( ) + ( - 1 )T T ,+x h x ,t x , pe = e e影響因素的氣源來說，一旦其被選定，其組成成對 LNG 冷量 有較大影響的就是系統(tǒng)的 LNG 冷量 在系統(tǒng)壓力及環(huán)境溫度這兩0對 LNG 的影響分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE96

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本文編號：2663421