浸没燃烧式气化器结构优化及性能研究

发布时间：2020-05-23 22:57

【摘要】：浸没燃烧式气化器(SCV)是一种运用浸没燃烧技术、多相流技术以及跨临界流体传热技术的新型高效换热装置,具有启动迅速、结构紧凑、热效率高等优点,已广泛用于LNG气化系统。然而目前国内SCV的设计水平尚未成熟,仍需要对其内部的流动与传热机理以及定量的设计方法进行研究。因此本文采用数值模拟方法对SCV壳程结构优化及管程跨临界LNG的流动与传热特性进行了深入的分析,并通过实验对优化结果进行了验证,旨在为工程SCV设计提供方法及基础数据,主要工作如下:(1)建立了分别能够描述SCV壳程气液两相流横掠管束流动与传热过程以及管程跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,通过实验数据验证了数值计算方法的可靠性。(2)采用数值模拟方法对SCV壳程结构进行了优化研究,探究了换热管排列方式、横向管间距、纵向管间距、分布器支管数以及排气孔径等单一结构参数对壳程气液两相流流动与传热特性的影响规律,并采用正交试验方法定量地探究不同结构参数对SCV壳程流动与传热性能的影响程度。结果表明,换热管束为错排排列,横向管间距为18mm,纵向管间距为21mm,分布器支管数为6,排气孔径为4mm的SCV结构具有最佳的综合性能。(3)通过对跨临界LNG在蛇形换热管内的流动与传热过程的数值模拟,研究了蛇形换热管内跨临界LNG的速度场、温度场及压力场的分布,揭示了独特的流动特性以及传热不均匀特性。同时对比研究了浮升力和离心力对流体传热特性的影响规律,并给出了预测浮升力的判别方法。结果表明:设计蛇形换热管时应尽量减小弯管半径。(4)基于数值模拟优化结果,搭建了一套完整的SCV实验系统。通过对比改进前后SCV系统传热性能以及热效率,验证了改进后SCV结构的优越性,说明了本文SCV优化设计方法具有可靠性,为工程实际SCV结构优化设计提供了参考。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE974

【参考文献】

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本文编号：2678075