波形通道印刷电路板式LNG气化器热工水力性能研究
液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)是目前实现天然气大批量储运的最普遍方式，将天然气以液态存储运输，能有效缓解海上LNG储运过程中出现的船舶空间狭小的不利因素，提高储运的效率和灵活性。近年来，海上LNG-FSRU（浮式储存和再气化装置）迅猛发展。印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger，PCHE)是一种新型高效微通道换热器，与传统换热器相比，PCHE具有紧凑性好、换热能力强、耐高温高压等多方面优势，逐渐广泛应用于海上LNG-FSRU中。 本文建立了包含直通道在内的10种不同结构参数的波形通道印刷电路板式LNG气化器三维数值模型，分别以超临界LNG及丙烷蒸汽作为冷热工质，通过数值模拟的方法研究了波形通道PCHE的流动传热特性，对比了不同结构参数的热工水力性能变化情况;分别按照两种评价方式对其综合性能进行评价，并与同结构参数下传统Z字形印刷电路板式LNG气化器热工水力性能做一对比;最后分析了不同运行参数下PCHE热工水力性能的变化情况。结果表明，对于波形通道，冷热工质在流道中均存在周期性流动和传热，速度分布决定了温度分布，在波峰波谷处流体加速核心均向内壁面靠近，导致边界层变薄，有利于对流换热;丙烷自壁面向通道中心逐渐冷凝;与直通道相比，波形通道具有更好的传热能力，更大的振幅及更小的波长波长具有更佳的传热能力，但同时会导致更大的压降;两种评价方法都表示结构参数A5λS0具有最佳综合性能，同时结构A5λ50综合性能优于同几何参数下的Z字形PCHE;冷热工质进口温度的变化对印刷电路板式LNG气化器的热工水力性能影响较小，进口质量流量的变化对其热工水力性能影响较大，提高LNG进口温度、进口质量流量能够提升印刷电路板式LNG气化器的综合性能;提高丙烷进口质量流量会导致其综合性能下降。 论文具体分析了结构参数及运行参数对波形通道印刷电路板式LNG气化器热工水力性能的影响情况，为印刷电路板式LNG气化器的结构优化及运行设计提供了理论依据。
液化天然气;波形通道印刷电路板式气化器;结构参数;热工水力性能
西安石油大学
硕士
油气储运工程
潘杰
2022
中文
TE965
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）