LNG空温式气化器换热计算研究

发布时间：2017-04-29 16:15

  本文关键词：LNG空温式气化器换热计算研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空温式气化器以其节能环保的优点,在液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)气化站已经得到了广泛应用,近年来在大型的LNG接收终端也开始使用空温式气化器来实现LNG的气化。但是在LNG空温式气化器的运行中,由于空气侧的温度降低,换热管壁上容易结霜,且冷空气与周围环境中的空气混合时会产生雾气,并且该类型气化器的运行工况受环境的影响较大,以上问题的存在均会对气化器的换热效果产生影响,严重时会导致气化器出口的NG温度较低或气化不完全。 本文对LNG空温式气化器单根翅片管的换热过程进行计算,以分析沿管长方向的换热强度以及温度分布。文章首先介绍了国内外对空温式气化器和流体管内沸腾换热的研究现状,介绍了管内两相流和沸腾换热的理论知识。根据我国进口LNG的组分特点,选定LNG的气样组成。根据混合物的热物性计算模型并利用特定的混合规则,编程计算了LNG(NG)混合物在不同温度下的热物性参数,这是进行后续换热计算的基础。 根据泡点和露点的定义,编程计算所选气样的泡点与露点温度,根据此温度将LNG在翅片管内的气化过程分为单相液、两相与单相气三个区。根据物性参数计算方法和由空气侧到管内流体侧换热的理论,建立各区中翅片管换热的数值模型,应用Matlab软件计算出了各区的长度以及管内换热系数、管内流体温度和管壁温度等参数沿翅片管长的分布情况。在单相液(气)区,根据管内强制对流换热关联式来计算LNG(NG)的换热过程,在两相区,通过对已有的沸腾换热关联式进行比较,选择Klimenko换热关系式来表示管内的相变换热过程。 最后根据上述的计算方法,文章还分析讨论了LNG组分以及管外空气侧温度变化对翅片管换热的影响,结果发现随着气样中甲烷的含量的增加,翅片管各区的换热均增强;空气侧温度越高翅片管的总体换热效果越强,空气温度每上升10K,完成气化所需翅片管长度约缩短2m。 本文对翅片管的换热进行计算,所应用的研究方法和得出的结论可以为LNG空温式气化器的设计和运行调节提供理论依据。
【关键词】：LNG空温式气化器 换热计算 三区模型 LNG组成 空气温度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的目的和意义9-11
• 1.2 LNG 气化站简介11-15
• 1.2.1 LNG 气化站的工艺流程12
• 1.2.2 LNG 气化站的主要工艺分析12-15
• 1.3 国内外同类课题的研究现状15-17
• 1.3.1 换热管结霜研究15-16
• 1.3.2 流动沸腾换热研究16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第2章 两相流与对流沸腾换热19-31
• 2.1 概述19
• 2.2 气液两相流的流型19-20
• 2.3 气泡热力、动力学20-22
• 2.3.1 气泡形成的热力条件21
• 2.3.2 气泡动力学21-22
• 2.4 流动沸腾换热22-25
• 2.4.1 流动沸腾特性曲线22-23
• 2.4.2 流动沸腾过程分析23-25
• 2.5 管内流动沸腾换热关联式25-30
• 2.5.1 J.C.Chen 关联式25-26
• 2.5.2 Shah 关联式26-27
• 2.5.3 Klimenko 关联式27-28
• 2.5.4 缺液区传热28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 天然气热物性计算31-41
• 3.1 气样组成31
• 3.2 泡点和露点温度的计算31-33
• 3.3 混合物热物性计算的方法33-34
• 3.4 天然气热物性计算34-40
• 3.4.1 LNG 热物性计算34-37
• 3.4.2 气态天然气热物性计算37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 气化器换热模拟41-57
• 4.1 空温式气化器的操作参数41
• 4.2 LNG 气液两相流特点分析41-42
• 4.2.1 LNG 气化特点分析41-42
• 4.2.2 LNG 气化机理分析42
• 4.3 空温式气化器传热模拟计算42-56
• 4.3.1 换热模拟的简化假设42-43
• 4.3.2 单相液/气段换热计算43-49
• 4.3.3 两相段换热计算49-55
• 4.3.4 翅片管换热计算总结55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 气化器换热影响因素分析57-69
• 5.1 组分变化的影响57-63
• 5.1.1 分析组分变化的原因57-58
• 5.1.2 不同气样泡点与露点温度计算58-59
• 5.1.3 不同气样单相液段换热计算59-60
• 5.1.4 不同气样单相气段换热计算60-61
• 5.1.5 气样变化对两相段换热的影响分析61-63
• 5.2 空气温度变化的影响63-67
• 5.2.1 分析空气温度变化的原因63
• 5.2.2 不同空气温度下单相液段换热计算63-64
• 5.2.3 不同空气温度下单相气段换热计算64-66
• 5.2.4 不同空气温度下两相段换热计算66-67
• 5.2.5 不同空气温度下翅片管换热计算总结67
• 5.3 本章小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果75-77
• 致谢77

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 石丹阳;液化天然气汽化站自增压系统研究[D];山东建筑大学;2012年

2 李超;LNG动力船舶储罐选型设计及稳压过程研究[D];大连海事大学;2013年

3 谢福寿;结霜工况下空温式深冷翅片管气化器设计计算研究[D];兰州理工大学;2013年

  本文关键词：LNG空温式气化器换热计算研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：335223