伴隨著全世界節(jié)能減排的號(hào)召,LNG在中國(guó)的使用范圍越來(lái)越廣,我國(guó)LNG對(duì)外依存度越來(lái)越高。LNG空溫式氣化器作為L(zhǎng)NG的氣化裝置,在設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中產(chǎn)生了很多問(wèn)題,由于LNG為-162℃,進(jìn)入空溫式氣化器并氣化的過(guò)程中會(huì)與環(huán)境空氣溫度產(chǎn)生極大地溫差,空氣中水蒸氣的存在,會(huì)在冷壁面處產(chǎn)生結(jié)霜,嚴(yán)重惡化了空溫式氣化器的換熱效果。本文針對(duì)LNG空溫式氣化器(LNG Ambient Air Vaporizer AAV)在運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)霜進(jìn)行動(dòng)態(tài)換熱研究。首先通過(guò)對(duì)物理模型的研究,建立了基于能量守恒和質(zhì)量守恒原理的傳熱特性預(yù)測(cè)模型,描述了在結(jié)霜條件下的空溫式氣化器非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)過(guò)程。利用Fortran計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算,分別得出了沿時(shí)間長(zhǎng)度和空間長(zhǎng)度上管內(nèi)外物性參數(shù)的分布規(guī)律,分析了外界影響因素對(duì)空溫式氣化器的傳熱傳質(zhì)效果的影響規(guī)律,得出了不同運(yùn)行時(shí)間、不同空間位置、不同翅片管數(shù)下的空溫式氣化器結(jié)霜換熱結(jié)果。研究結(jié)果表明,冷壁面溫度對(duì)結(jié)霜有較大的影響,冷壁面溫度越高,霜層厚度越小,同時(shí)霜層熱阻越小;當(dāng)溫度足夠大時(shí),霜層厚度、霜層熱阻均會(huì)降低至0;并且沿著管長(zhǎng)方向的霜層厚度并不是均勻減少的;結(jié)霜主要在液相段和兩相段積累較多,氣相段積累較少;結(jié)霜造成的直接影響就是明顯的惡化了管外換熱效果,明顯的降低了結(jié)霜段的管外換熱系數(shù),不結(jié)霜條件下地?fù)Q熱系數(shù)是結(jié)霜條件下的2.28倍;結(jié)霜不單單造成了管外換熱系數(shù)的變化,還會(huì)對(duì)管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù),空氣側(cè)到LNG流體側(cè)的換熱系數(shù)產(chǎn)生明顯的影響,并且逐漸增加的熱阻也會(huì)對(duì)二者結(jié)霜段的換熱系數(shù)產(chǎn)生明顯的抑制;管內(nèi)流體溫度,翅片管外壁面溫度受到結(jié)霜的影響也較大。在不結(jié)霜的條件下,可以得出不結(jié)霜的管內(nèi)流體溫度與結(jié)霜條件下的管內(nèi)流體溫度有明顯的不同;當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),翅片管管內(nèi)流體三段比例會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)平衡,并且當(dāng)環(huán)境溫度為30℃時(shí),翅片管出口溫度并不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間而降低;當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),則管內(nèi)三段比例并不會(huì)保持平衡,并且出口溫度會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而降低;空溫式氣化器在縱向不同位置的質(zhì)能轉(zhuǎn)移效果是不同的,采用4、8、12翅片數(shù)進(jìn)行模擬,翅片數(shù)越大換熱系數(shù)越大,但是對(duì)最高結(jié)霜厚度并沒(méi)有太大的影響,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,翅片數(shù)越多的空溫式氣化器結(jié)霜厚度下降的時(shí)間越早。本論文對(duì)AAV傳熱管的傳熱特性進(jìn)行計(jì)算,研究結(jié)果能夠?yàn)槲覈?guó)空溫式氣化器傳熱管結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持和理論依據(jù),具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE96
【部分圖文】：

圖 1-1 技術(shù)路線圖對(duì) LNG 空溫式氣化器在運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)霜換熱問(wèn)機(jī)理、管內(nèi) LNG、NG 流體換熱及相變過(guò)程，在一的結(jié)霜換熱與預(yù)測(cè)管外霜層生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并利值模擬，改變環(huán)境參數(shù)，如環(huán)境溫度、相對(duì)濕度；改管外壁面溫度，分析不同條件下的物性參數(shù)對(duì) LNG、管內(nèi)流體溫度和換熱系數(shù)的綜合影響，有效預(yù)測(cè)段、兩相段和單相氣段的比例。

圖 2-4 翅片管截面圖能量守恒，質(zhì)量守恒等原理，徹底分析整個(gè) 得出如下方程。通過(guò)單位長(zhǎng)度得冷板，再冷板上霜的積累換熱= + m2；m2；量，W/m2。= =

圖 2-2 氣化站實(shí)體圖 圖 2-3 氣化器模擬圖圖 2-4 翅片管截面圖2.2.2 計(jì)算模型本文利用傳熱學(xué)，能量守恒，質(zhì)量守恒等原理，徹底分析整個(gè) LNG 空溫式氣化器運(yùn)行及結(jié)霜機(jī)理，可以得出如下方程。

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本文編號(hào)：2825990