空温式气化器传热特性数值分析
发布时间：2021-02-21 19:24
随着能源环保节能发展政策的提出,液化天然气工业的发展受到了全世界各个行业的广泛关注。空温式气化器作为环保型气化器,被越来越多的液化天然气（LNG）接收站采用。目前,加强对空温式气化器的理论和实践研究是我国LNG工业中十分重要的一个课题。本文针对LNG空温式气化器纵向翅片管建立了相应的数学及物理模型,对进行有限元分析的流体域进行了网格划分,确定了相应的边界条件,对翅片管内沿程物性与流场进行了分析,讨论了空气温度、进口流速、运行压力以及翅片结构对空温式气化器纵向翅片管耦合传热以及气化效率的影响。超临界工况下,超临界LNG出口压力越大或者进口流速越大,管内流体温度上升越慢,出口温度也会相应的降低。管外空气温度的波动对整个翅片管换热影响最为明显,温度越高管内流体温度上升越快,翅片管出口温度也相应升高;当翅片个数与高度增加时,换热效果增强。亚临界工况下,空气温度的变化对气化效率影响最大,温度升高时,有较好的换热效果,气化速率相应提高,管内工质更早的到达单相气段;出口压力越高的管内流体越晚进入两相区,并且两相区温度越高;当流速增大时,单相液区管程增长,单相气区管程缩小;当翅片个数与高度增加时,耦合...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 LNG气化器简介
1.3 国内外研究现状
1.3.1 流动沸腾研究
1.3.2 超临界流动与传热
1.3.3 空气侧结霜
1.4 本文研究的主要内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 流体介质热物性参数
2.1 超临界LNG热物性参数
2.2 甲烷热物性参数
2.3 干空气热物性参数
2.4 UDF
2.5 本章小结
第三章 LNG空温式气化器传热传质特性分析
3.1 多相流理论
3.2 管内传热传质分析
3.2.1 热传递的基本形式
3.2.2 超临界LNG管内湍流对流换热
3.2.3 管内沸腾传热
3.3 管外空气侧对流传热分析
3.3.1 翅片管外空气流动状态
3.3.2 大空间自然对流
3.4 本章小结
第四章 超临界LNG纵向翅片管数值模拟
4.1 数值模拟软件介绍
4.2 数学模型的建立
4.2.1 模型简化假设
4.2.2 通用控制方程
4.2.3 多项流模型的确定
4.2.4 湍流流动模型
4.3 数值模拟
4.3.1 操作参数
4.3.2 网格划分
4.3.3 网格无关性验证
4.3.4 边界条件
4.4 模拟结果与分析
4.4.1 翅片管内沿程物性分析
4.4.2 翅片管内沿程流场分析
4.5 进口流速对换热的影响
4.6 运行压力对换热的影响
4.7 空气温度对换热的影响
4.8 翅片结构对换热的影响
4.8.1 翅片个数对换热的影响
4.8.2 翅片高度对换热的影响
4.9 本章小结
第五章 空温式气化器纵向翅片管传热特性分析
5.1 空温式气化器流场分析
5.2 翅片管流固耦合传热特性分析
5.3 空气温度对换热的影响
5.4 进口流速的对换热的影响
5.5 运行压力对换热的影响
5.6 翅片结构对换热的影响
5.6.1 翅片个数对换热的影响
5.6.2 翅片高度对换热的影响
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的管道外自然对流换热系数的确定[J]. 程宇,张巨伟. 当代化工. 2015(11)
[2]水平圆管内超临界甲烷对流换热数值模拟[J]. 靳书武,武锦涛,银建中. 应用科技. 2015(05)
[3]SCV蛇形换热管内超临界LNG传热特性数值模拟[J]. 张康,韩昌亮,任婧杰,周一卉,毕明树. 化工学报. 2015(12)
[4]基于FLUENT的液氮相变传热的数值模拟[J]. 张朋,吴志林. 低温与超导. 2014(08)
[5]LNG接收站及其工艺发展现状[J]. 刘名瑞,陈天佐. 当代化工. 2014(06)
[6]超临界LNG管内流动与换热特性研究[J]. 李仲珍,郭少龙,陶文铨. 工程热物理学报. 2013(12)
[7]乙烷/丙烷混合工质流动沸腾传热研究[J]. 陈高飞,公茂琼,邹鑫,吴剑峰,汪胜. 工程热物理学报. 2011(09)
[8]基于MUSIG模型的低温流体过冷沸腾数值模拟[J]. 文键,王斯民,厉彦忠. 化学工程. 2010(11)
[9]空温式深冷翅片管气化器表面结霜特性实验研究[J]. 陈叔平,来进琳,殷劲松,赖永才,王炫松. 制冷学报. 2010(04)
[10]竖直星型翅片管结霜的实验研究[J]. 赵鹏,李祥东,汪荣顺,赵平. 低温与超导. 2009(08)
硕士论文
[1]浸没燃烧式LNG气化器的传热计算与数值仿真[D]. 孙海峰.北京建筑大学 2014
本文编号：3044804
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 LNG气化器简介
1.3 国内外研究现状
1.3.1 流动沸腾研究
1.3.2 超临界流动与传热
1.3.3 空气侧结霜
1.4 本文研究的主要内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 流体介质热物性参数
2.1 超临界LNG热物性参数
2.2 甲烷热物性参数
2.3 干空气热物性参数
2.4 UDF
2.5 本章小结
第三章 LNG空温式气化器传热传质特性分析
3.1 多相流理论
3.2 管内传热传质分析
3.2.1 热传递的基本形式
3.2.2 超临界LNG管内湍流对流换热
3.2.3 管内沸腾传热
3.3 管外空气侧对流传热分析
3.3.1 翅片管外空气流动状态
3.3.2 大空间自然对流
3.4 本章小结
第四章 超临界LNG纵向翅片管数值模拟
4.1 数值模拟软件介绍
4.2 数学模型的建立
4.2.1 模型简化假设
4.2.2 通用控制方程
4.2.3 多项流模型的确定
4.2.4 湍流流动模型
4.3 数值模拟
4.3.1 操作参数
4.3.2 网格划分
4.3.3 网格无关性验证
4.3.4 边界条件
4.4 模拟结果与分析
4.4.1 翅片管内沿程物性分析
4.4.2 翅片管内沿程流场分析
4.5 进口流速对换热的影响
4.6 运行压力对换热的影响
4.7 空气温度对换热的影响
4.8 翅片结构对换热的影响
4.8.1 翅片个数对换热的影响
4.8.2 翅片高度对换热的影响
4.9 本章小结
第五章 空温式气化器纵向翅片管传热特性分析
5.1 空温式气化器流场分析
5.2 翅片管流固耦合传热特性分析
5.3 空气温度对换热的影响
5.4 进口流速的对换热的影响
5.5 运行压力对换热的影响
5.6 翅片结构对换热的影响
5.6.1 翅片个数对换热的影响
5.6.2 翅片高度对换热的影响
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的管道外自然对流换热系数的确定[J]. 程宇,张巨伟. 当代化工. 2015(11)
[2]水平圆管内超临界甲烷对流换热数值模拟[J]. 靳书武,武锦涛,银建中. 应用科技. 2015(05)
[3]SCV蛇形换热管内超临界LNG传热特性数值模拟[J]. 张康,韩昌亮,任婧杰,周一卉,毕明树. 化工学报. 2015(12)
[4]基于FLUENT的液氮相变传热的数值模拟[J]. 张朋,吴志林. 低温与超导. 2014(08)
[5]LNG接收站及其工艺发展现状[J]. 刘名瑞,陈天佐. 当代化工. 2014(06)
[6]超临界LNG管内流动与换热特性研究[J]. 李仲珍,郭少龙,陶文铨. 工程热物理学报. 2013(12)
[7]乙烷/丙烷混合工质流动沸腾传热研究[J]. 陈高飞,公茂琼,邹鑫,吴剑峰,汪胜. 工程热物理学报. 2011(09)
[8]基于MUSIG模型的低温流体过冷沸腾数值模拟[J]. 文键,王斯民,厉彦忠. 化学工程. 2010(11)
[9]空温式深冷翅片管气化器表面结霜特性实验研究[J]. 陈叔平,来进琳,殷劲松,赖永才,王炫松. 制冷学报. 2010(04)
[10]竖直星型翅片管结霜的实验研究[J]. 赵鹏,李祥东,汪荣顺,赵平. 低温与超导. 2009(08)
硕士论文
[1]浸没燃烧式LNG气化器的传热计算与数值仿真[D]. 孙海峰.北京建筑大学 2014
本文编号：3044804
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3044804.html
