开架式气化器竖直圆管内超临界氮换热实验研究

发布时间：2021-08-31 14:49

　　目前国内外对液化天然气（LNG）接收站的开架式气化器中超临界天然气的流动换热实验研究非常少,本文为了研究开架式气化器中竖直管内超临界流体的流动换热特性,搭建了竖直单管超临界流体换热实验平台。以液氮代替液化天然气,研究了氮入口压力、水温和水流量等不同参数对换热的影响。结果表明:在拟临界温度以下,表面传热系数随着压力的增大逐渐减小,但拟临界温度以后,这种趋势相反;当水流量足够大时,氮出口温度取决于管外水温而不是水侧流量。最后,基于实验数据拟合出了适用于竖直圆管内超临界低温流体流动换热的半经验关联式,关联式预测值和实验值的平均绝对偏差为8.42%,可以准确预测竖直加热管中超临界氮的表面传热系数。 

【文章来源】：制冷学报. 2020,41(06)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

竖直圆管内超临界氮流动换热实验台

图2所示为经过换热管前后超临界氮压降随不同进口压力的变化曲线图。随着氮进口压力的增大，压降逐渐升高，但压降幅度整体都在0.2 MPa以内。当液氮压力从6.5 MPa升至9.0 MPa时，压降从0.103 MPa增加到0.192 MPa，压降占进口压力的比例从1.58%提至2.13%。由于压降幅度很小，因此压力变化带来的超临界氮物性的变化也非常小，可以忽略。在本文的计算中，把超临界氮在换热管内的流动看作是恒压升温流动，按照氮进口压力下对应的物性数值进行计算。

表面传热系数的变化对图3(b)中温度的影响非常明显，这是由于在初始阶段超临界氮温度上升速率明显高于后半段。在拟临界点附近，表面传热系数达到了峰值，当压力从7.5 MPa升至9 MPa时，表面传热系数峰值从953.8 W/(m2·K)降到了880.9 W/(m2·K)。这主要是由不同压力下超临界氮的热物特性导致的。在拟临界温度以下，表面传热系数随着压力的升高逐渐减小，但拟临界温度以后，这种趋势相反。同时发现，随着压力升高液氮的温度上升逐渐变缓;不同压力下液氮温差随着气化的进行逐渐缩小，换热管出口处液氮在7.5 MPa和9MPa下的温差小于2 K。2.3 水侧温度和流量的影响

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]超临界压力CO2对流传热数值研究[D]. 相梦如.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018



本文编号：3375083