【摘要】：浸沒燃燒式氣化器(SCV)是一種運用浸沒燃燒技術(shù)、多相流技術(shù)以及跨臨界流體傳熱技術(shù)的新型高效換熱裝置,具有啟動迅速、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率高等優(yōu)點,已廣泛用于LNG氣化系統(tǒng)。然而目前國內(nèi)SCV的設(shè)計水平尚未成熟,仍需要對其內(nèi)部的流動與傳熱機理以及定量的設(shè)計方法進(jìn)行研究。因此本文采用數(shù)值模擬方法對SCV殼程結(jié)構(gòu)優(yōu)化及管程跨臨界LNG的流動與傳熱特性進(jìn)行了深入的分析,并通過實驗對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗證,旨在為工程SCV設(shè)計提供方法及基礎(chǔ)數(shù)據(jù),主要工作如下:(1)建立了分別能夠描述SCV殼程氣液兩相流橫掠管束流動與傳熱過程以及管程跨臨界LNG流動與傳熱過程的數(shù)值計算模型,通過實驗數(shù)據(jù)驗證了數(shù)值計算方法的可靠性。(2)采用數(shù)值模擬方法對SCV殼程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化研究,探究了換熱管排列方式、橫向管間距、縱向管間距、分布器支管數(shù)以及排氣孔徑等單一結(jié)構(gòu)參數(shù)對殼程氣液兩相流流動與傳熱特性的影響規(guī)律,并采用正交試驗方法定量地探究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對SCV殼程流動與傳熱性能的影響程度。結(jié)果表明,換熱管束為錯排排列,橫向管間距為18mm,縱向管間距為21mm,分布器支管數(shù)為6,排氣孔徑為4mm的SCV結(jié)構(gòu)具有最佳的綜合性能。(3)通過對跨臨界LNG在蛇形換熱管內(nèi)的流動與傳熱過程的數(shù)值模擬,研究了蛇形換熱管內(nèi)跨臨界LNG的速度場、溫度場及壓力場的分布,揭示了獨特的流動特性以及傳熱不均勻特性。同時對比研究了浮升力和離心力對流體傳熱特性的影響規(guī)律,并給出了預(yù)測浮升力的判別方法。結(jié)果表明:設(shè)計蛇形換熱管時應(yīng)盡量減小彎管半徑。(4)基于數(shù)值模擬優(yōu)化結(jié)果,搭建了一套完整的SCV實驗系統(tǒng)。通過對比改進(jìn)前后SCV系統(tǒng)傳熱性能以及熱效率,驗證了改進(jìn)后SCV結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性,說明了本文SCV優(yōu)化設(shè)計方法具有可靠性,為工程實際SCV結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE974

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2678075