适用于FSRU的LNG中间流体气化器换热过程研究

发布时间：2017-09-18 08:02

  本文关键词：适用于FSRU的LNG中间流体气化器换热过程研究

  更多相关文章： LNG FSRU 中间流体气化器 丙烷 换热

【摘要】：为了推进和实现LNG-FSRU再气化模块的国产化,对各气化器进行了比较,考虑到具体的使用环境和目前的制造工艺,决定在FSRU上采用中间流体气化器(IFV)。用HYSYS软件模拟了IFV中的换热流程,对LNG气化器、丙烷气化器和LNG调温器进行了模拟分析计算。通过理论研究、文献调研和洋山港IFV的实际运行结果确定了适用于各换热器的换热计算模型,采用一定的计算方法分别对各换热器进行了换热计算。从换热情况、经济性、适用性、可操作性等方面对组合式IFV和分开式IFV进行综合比较,最终确定了IFV的结构形式及相关设计参数,决定在FSRU上采用组合式IFV作为气化装置。结合具体实验的可操作性、安全性、经济性等因素确定了实验方案,总结了实验系统中所需要用到的各种设备和元件,论述了实验台的搭建工作、实验准备工作和实验操作步骤,介绍了实验数据的处理方法和实验不确定度分析,以期利用有参考意义的实验数据对水、丙烷的换热情况进行具体研究。为了验证本实验系统的准确性,首先在正式进行实验前做了相关的验证性试验进行误差分析。然后对气化实验套管内丙烷和水以及冷凝实验套管内丙烷和冷氮气的换热实验进行研究分析,分别改变系统的倾斜程度、水的流量和水的入口温度,分析其对水侧的对流换热、丙烷的沸腾换热和丙烷的冷凝换热产生的影响。结果发现水侧的换热系数会随着水流速和水入口温度的增大而增大,在小角度倾斜时,当倾角增大,其也有所增大,不过增幅逐渐减小。把实验值与D-B方程预测值进行对比,两者吻合得很好,趋势都是一致的,而且误差在10%以内。丙烷的沸腾换热系数会随着热流密度的增大而增大,且增幅有所平缓。当换热管倾斜时,其沸腾换热系数大于水平状态下的换热系数。用Cooper方程对其换热进行预测,换热系数预测值与实验值的变化趋势是一致的,不过实验值会有所偏小,误差基本在30%以内。丙烷的冷凝换热系数随着壁面过冷度的增大而减小,且减小幅度有所平缓。在小角度下,换热管倾斜时,丙烷的冷凝换热系数略大于水平状态下的换热系数。用Nusselt方程对其冷凝过程进行了预测,发现换热系数的实验值和Nusselt方程预测值的变化趋势是一致的,但Nusselt方程的预测值大于实验值,误差在40%以内,故也对其误差产生的原因进行了一定的分析。
【关键词】：LNG FSRU 中间流体气化器 丙烷 换热
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.1.1 LNG产业简介10-11
• 1.1.2 FSRU的发展11-12
• 1.1.3 课题来源及介绍12-13
• 1.2 气化器的分析13-15
• 1.2.1 气化器的比选13-14
• 1.2.2 中间介质的选用14-15
• 1.3 流体单相流动的换热研究15-17
• 1.3.1 一般流体管内流动的换热研究15-16
• 1.3.2 一般流体横掠圆管流动换热研究16-17
• 1.3.3 超临界流体管内流动换热研究17
• 1.4 中间介质相变换热研究17-22
• 1.4.1 中间介质沸腾传热研究17-20
• 1.4.2 中间介质冷凝传热研究20-22
• 1.5 本文研究内容22-23
• 第二章 IFV气化方案研究23-50
• 2.1 IFV工作原理和流程23-25
• 2.2 IFV的设计计算25-37
• 2.2.1 换热关联式的选用26-32
• 2.2.2 组合式IFV的设计计算32-35
• 2.2.3 分开式IFV的设计计算35-37
• 2.3 IFV的结构分析和比较37-49
• 2.3.1 相关结构计算介绍38
• 2.3.2 组合式IFV的结构分析38-43
• 2.3.3 分开式IFV的结构分析43-46
• 2.3.4 组合式IFV和分开式IFV的比较46-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第三章 IFV换热模拟实验台设计与搭建50-63
• 3.1 IFV换热模拟实验系统50-51
• 3.1.1 实验系统简化处理50-51
• 3.1.2 实验系统介绍51
• 3.2 实验元件和设备51-55
• 3.2.1 实验管路52-53
• 3.2.2 阀门53
• 3.2.3 丙烷储罐53-54
• 3.2.4 丙烷循环泵54
• 3.2.5 恒温水箱54
• 3.2.6 流量计54
• 3.2.7 压力传感器54
• 3.2.8 铂电阻和热电偶54
• 3.2.9 保温材料54-55
• 3.2.10 数据采集55
• 3.3 实验台搭建工作55
• 3.4 实验准备工作及实验步骤55-58
• 3.4.1 实验系统检漏56
• 3.4.2 实验系统抽真空并充注工质56-57
• 3.4.3 实验系统调试57
• 3.4.4 实验操作步骤57-58
• 3.5 实验数据处理58-60
• 3.5.1 水侧换热系数计算处理58
• 3.5.2 丙烷气化换热系数计算处理58-59
• 3.5.3 丙烷冷凝换热系数计算处理59-60
• 3.6 实验不确定度分析60-62
• 3.7 本章小结62-63
• 第四章 IFV换热模拟实验结果分析63-76
• 4.1 实验准确性验证63-65
• 4.2 实验结果与分析65-74
• 4.2.1 水侧换热系数分析65-67
• 4.2.2 丙烷气化换热系数分析67-71
• 4.2.3 丙烷冷凝换热系数分析71-74
• 4.3 本章小结74-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 主要工作总结76-77
• 5.2 后续工作展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间的学术成果82-85
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书85

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本文编号：874318