浸沒燃燒式汽化器流動傳熱特性實驗研究與數值模擬.pdf

1、隨著國家能源戰(zhàn)略調整，液化天然氣（Liqufied Natural Gas簡稱LNG）進口量逐年遞增，沿海LNG接收終端越來越多。浸沒燃燒式汽化器（Submergerd Combustion Vaporizer簡稱SCV）作為LNG接收終端核心汽化設備成為研究熱點。SCV是一種采用浸沒燃燒技術輔以多相流技術及跨臨界傳熱技術開發(fā)的新型換熱設備，相比于其他類型的汽化器具有諸多優(yōu)點。我國SCV的研究設計水平與發(fā)達國家相比仍存在一定差距，目前我

2、國在役SCV均是從日本或是德國進口。為擺脫完全依賴國外承包商設計、建造以及技術封鎖的局面，對國產浸沒燃燒式汽化器的自主研發(fā)勢在必行。本文通過實驗研究與數值模擬相結合的方法，開展了如下工作：
　?。?）設計并搭建了一套可視化浸沒燃燒式汽化器實驗平臺，對其內部流場進行了實驗研究。結果表明，進液總管附近水浴及易產生結冰現象；殼程高溫煙氣與水浴之間產生直接接觸式傳熱，形成了獨特的氣液兩相流橫掠管束流動傳熱形式；水浴在高溫煙氣的誘導作用下通

3、過圍堰形成獨特的循環(huán)流動效果，有效強化了對流傳熱。
　　（2）出于安全考慮，管程采用液氮代替LNG。對不同工況下SCV傳熱特性及殼程壓降特性進行了實驗研究。結果表明，圍堰內氣含率受初始水位高度與煙氣量共同影響；高溫煙氣攜帶的熱量基本滿足低溫流體汽化所需熱量，整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行時水與溫度基本保持恒定；高溫煙氣與水浴之間產生直接接觸式換熱，煙氣出口溫度與水浴平衡溫度基本相當；SCV殼程壓降主要受初始水位高度的影響；根據所得實驗數據，通過

4、修正茹卡烏斯公式得到了SCV對流傳熱系數無量綱關聯(lián)式，為其工程設計提供了參考。
　?。?）建立了SCV蛇形換熱管超臨界流體流動傳熱數值模型，管內介質采用液氮代替LNG，并根據Fluent中線性插值函數對液氮物性進行了計算。通過數值模擬，考察了不同管程入口質量流速、不同入口壓力等因素對跨臨界流體流動傳熱的影響。結果表明：沿流動方向，局部對流傳熱系數呈現先增大后減小的趨勢，當液氮溫度接近你擬臨界溫度時，局部對流傳熱系數達到最大值；管程