LNG梯级汽化器汽化性能分析与数值模拟

发布时间：2021-08-28 18:47

　　液化天然气作为一种燃烧热值高,对环境污染性小的清洁能源,受到社会各界的广泛关注,有关液化天然气汽化设备的研究已成为学术的热点。LNG梯级汽化器是一种通过合理布置热管的蒸发段与冷凝段,实现了海水、丙烷及LNG三种工质在同一壳体内梯级换热的热管式换热器。目前热管式换热器用于低温液体汽化的研究较少,本文将该热管式换热器应用于LNG汽化,通过理论分析和数值模拟相结合的方法对该汽化器壳体中LNG、丙烷、海水三种工质耦合换热特性进行研究。本文首先对该LNG梯级汽化器进行热力学分析,建立该汽化器的热阻分析模型并利用数值仿真的方法研究不同结构参数下LNG梯级汽化器内部腔体中流体的流场分布、温度分布及压力分布。为验证文中模拟方法的合理性,将利用热阻模型计算得到的理论结果与数值模拟结果进行对比,对比结果表明本文建立的热阻模型是可行的,模拟结果是可靠的。为得到LNG梯级汽化器各腔体中热管的最佳结构参数,利用数值模拟的方法研究热管排列方式及横向管间距分别对LNG腔体、丙烷腔体及海水腔体中流体的出口温度、平均对流换热系数、流动压降的影响。研究结果表明:LNG腔体中热管排列为顺排排列,横向管间距为40 mm时,综... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及研究意义
    1.2 汽化器的国内外研究现状
    1.3 热管换热器的国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 热管与热管换热器的设计计算方法
    2.1 热管的工作原理
    2.2 热管的设计
        2.2.1 热管的工质
        2.2.2 吸液芯的选择
        2.2.3 管壳材料的选取
        2.2.4 设计计算
    2.3 热管换热器的的设计方法
        2.3.1 常规设计计算法
        2.3.2 离散型计算方法
        2.3.3 定壁温计算法
    2.4 本章小结
第3章 LNG梯级汽化器理论分析与研究
    3.1 LNG梯级汽化器热力学模型
        3.1.1 热阻模型
        3.1.2 管外换热关联式的选用
    3.2 流动阻力
    3.3 本章小结
第4章 数学模型及数值方法
    4.1 计算流体力学概述
    4.2 FLUENT软件概述
    4.3 控制方程
    4.4 湍流模型
    4.5 多相流模型
    4.6 流体相变的UDF函数
    4.7 本文模拟方法的选取
    4.8 本章小结
第5章 LNG梯级汽化器数值模拟与结果分析
    5.1 物理模型
    5.2 网格划分
    5.3 边界条件
    5.4 计算参数
    5.5 LNG腔体模拟结果分析
        5.5.1 LNG腔体流场特性分析
        5.5.2 LNG腔体流动传热特性分析
        5.5.3 模型验证
        5.5.4 误差分析
    5.6 丙烷腔体模拟结果分析
        5.6.1 丙烷腔体流场特性分析
        5.6.2 丙烷腔体流动传热特性分析
    5.7 海水腔体模拟结果分析
        5.7.1 海水腔体流场特性分析
        5.7.2 海水腔体流动传热特性分析
    5.8 不同运行工况下LNG梯级汽化器换热性能分析
    5.9 本章总结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3369052