近年來,由于傳統(tǒng)化石能源的過量開采和不合理使用導(dǎo)致的環(huán)境惡化問題逐漸加劇,清潔高效的能源替代品成為全球社會的重要關(guān)注點。天然氣以CH4為主,混有少量乙烷、丙烷、丁烷等有機(jī)物的混合氣體,能夠經(jīng)過低溫或壓縮處理后進(jìn)行大體積的儲存和運輸,具有良好的燃燒特性,是一種優(yōu)良高效的低碳清潔能源。目前,天然氣已成為我國主要的能源形式之一而廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),各個城市的工商業(yè)及居民等各類用戶對天然氣的需求量逐年大幅增加。其中,液化天然氣具有大量儲存能力和靈活運輸能力而收到眾多行業(yè)的廣泛青睞�？諟厥綒饣鞯臍饣^程是液化天然氣使用過程中必不可少的工藝流程之一,因此對于空溫式氣化器合理利用的研究具有相當(dāng)?shù)囊饬x。空溫式氣化器本身具有很好的經(jīng)濟(jì)性,然而目前,LNG空溫式氣化器設(shè)備在氣化過程中存在一定問題,導(dǎo)致氣化器的換熱效率低下,阻礙了這種經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)設(shè)備的廣泛應(yīng)用。主要原因是由于目前并沒有關(guān)于該設(shè)備設(shè)計制造和設(shè)備選型的相關(guān)行業(yè)規(guī)定和相關(guān)準(zhǔn)則,場站并不能夠針對空溫式氣化器的換熱特性來科學(xué)合理的配置,造成了能源和經(jīng)濟(jì)的浪費。本研究從空溫式氣化器設(shè)備本身的換熱原理機(jī)制入手,以空溫式氣化器的基本組成結(jié)構(gòu)翅片管為研究對象,... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

993-2018年全球一次性能源消費趨勢（百萬噸石油當(dāng)量）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-圖1-2我國天然氣的消費總量（億立方米）鑒于天然氣在我國能源市場比重增加，人們開始考慮天然氣的運輸和使用形式。傳統(tǒng)天然氣管網(wǎng)雖然能夠在城市中進(jìn)行良好的運輸供氣，但在一些較為偏遠(yuǎn)不發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)，管網(wǎng)無法完全覆蓋，不能保證工商民等各類用戶的需求，LNG場站由此運營而生。LNG為液態(tài)天然氣，由天然氣低溫處理后形成，壓縮體積六百多倍，可以進(jìn)行大量的儲存和靈活運輸。目前LNG廣泛應(yīng)用于我國城鎮(zhèn)居民燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電、工藝生產(chǎn)、汽車輪船的燃料等各個方面。LNG必須經(jīng)過氣化成為一定溫度的氣體才能送入管網(wǎng)供給用戶使用，故而在天然氣場站中，氣化部分是天然氣使用的核心工藝流程，氣化器是氣化過程中的主要設(shè)備。空溫式氣化器（AAV）通過低溫液體與環(huán)境空氣間的溫差進(jìn)行換熱，設(shè)備制造成本很低，同時不耗費能源，是兼具功能性和經(jīng)濟(jì)性的氣化器設(shè)備。但由于深冷液體氣化相變時的特性，使得空溫式氣化器在運行過程中存在結(jié)霧、結(jié)霜的現(xiàn)象，在氣候寒冷的環(huán)境或地區(qū)甚至出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了氣化器的氣化效率和出口氣體溫度，需要定期停機(jī)融霜，切換另一組設(shè)備，并外加一臺復(fù)熱器幫助氣化，增加了能源的消耗和設(shè)備成本。造成上述問題的原因主要是，目前我國對于空溫式氣化器的設(shè)計生產(chǎn)沒有明確的行業(yè)規(guī)定和原則，設(shè)備制造考慮因素單一，場站在設(shè)備選型時沒有考慮不同地區(qū)環(huán)境因素對設(shè)備換熱的影響，在實際運行中缺乏對設(shè)備切換周期的指導(dǎo)性理論依據(jù)，只依靠人員經(jīng)驗，造成設(shè)備選擇的不合理和能源成本的浪費，影響天然氣的供應(yīng)，同時也限制了空溫式氣化器的有效發(fā)展。目前對于空溫式氣化器的傳熱理論，國內(nèi)已有不少研究，對于空溫式氣化器的氣候分區(qū)研究數(shù)量較少，只存在少量的研究成果，但將空?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-29-圖2-1不同環(huán)境溫度下氣化器出口溫度隨時間變化曲線圖圖2-1是環(huán)境相對濕度為50%，環(huán)境溫度分別為-5℃、0℃、10℃和20℃時，不開啟復(fù)熱設(shè)備的空溫式氣化器出口天然氣溫度隨運行時間的變化曲線，氣化器出口溫度隨運行進(jìn)程而逐漸降低。由于天然氣管網(wǎng)的管道材料在低溫下會出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象，氣化后的天然氣需再經(jīng)復(fù)熱器加熱，將其溫度升至5℃以上，才能供給用戶。由圖中結(jié)果可得，當(dāng)環(huán)境溫度為0℃和-5℃時，天然氣出口溫度均不能達(dá)到5℃，需要開啟復(fù)熱器進(jìn)行加熱；當(dāng)環(huán)境溫度為10℃時，運行前5小時滿足要求，5小時之后需要開啟復(fù)熱器。當(dāng)環(huán)境溫度20℃時，氣化器連續(xù)運行24小時均滿足要求，無需復(fù)熱器�？梢岳迷搫討B(tài)曲線判斷復(fù)熱器的運行時間。2.7本章小結(jié)本章從空溫式氣化器換熱機(jī)理入手研究，分別從結(jié)霜層面、管內(nèi)沸騰相變換熱層面以及空氣側(cè)換熱層面，細(xì)致描述了LNG的換熱過程，利用物理公式和一定經(jīng)驗公式將整個結(jié)霜換熱過程描述出來，建立了較為貼合實際的空溫式氣化器在結(jié)霜工況下的整體換熱模型。以一定的環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)作為輸入?yún)?shù)，利用軟件編程計算，得到了環(huán)境因素對氣化器出口天然氣溫度隨運行時間變化情況，為后續(xù)研究提供理論基矗******20℃oooooo10℃------0℃++++++-5℃


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