SuperORV傳熱管傳熱特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，液化天然氣作為一種清潔高熱值能源備受國際社會關(guān)注。液化天然氣（Liquid Nature Gas，簡稱LNG）需要再氣化并加熱到常溫才能使用，因此LNG氣化器是液化天然氣氣化站和接收終端中必不可少的核心設(shè)備。作為一種新型的開架式氣化器，超級開架式氣化器（Super Open Rack Vaporizer，簡稱SuperORV）已成為目前應(yīng)用最廣泛的LNG加熱氣化技術(shù)。
　　論文以超級開架式氣化器為應(yīng)

2、用背景，建立了SuperORV新型傳熱管氣化段的物理模型和數(shù)值模型，采用計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱為CFD）商用軟件ANYSY對超臨界壓力下SuperORV新型傳熱管中LNG的流動和傳熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬計算，獲得了超臨界壓力條件下SuperORV新型傳熱管內(nèi)低溫LNG的湍流流場及溫度分布特性，傳熱管內(nèi)流體溫度和傳熱管管壁溫度以及表面對流傳熱系數(shù)的分布規(guī)律，分析了內(nèi)外翅片以及螺旋紐帶等結(jié)

3、構(gòu)對管內(nèi)對流傳熱的強(qiáng)化作用。在此基礎(chǔ)上，討論了壓力、環(huán)形通道和內(nèi)管中LNG流量比等運(yùn)行參數(shù)對SuperORV新型傳熱管內(nèi)的超臨界LNG傳熱特性的影響。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明：（1）傳熱管螺旋擾流桿明顯存在垂直于軸向的二次流，能在很大程度上加強(qiáng)管內(nèi)流體的混合力度，具有提高湍流強(qiáng)度、削弱邊界層的作用，強(qiáng)化傳熱技術(shù)可以顯著提高SuperORV新型傳熱管的傳熱性能；（2）隨著壓力的增大，SuperORV新型傳熱管主流平均溫度隨著壓力增加而

4、逐漸增大，壓力為5MPa時換熱系數(shù)變化幅度最大，因為5MPa是甲烷的超臨界壓力，在擬臨界點附近，超臨界甲烷的換熱系數(shù)顯著增大，SuperORV新型傳熱管管內(nèi)出現(xiàn)了明顯的傳熱強(qiáng)化現(xiàn)象；隨著LNG流量分配比的增大，傳熱管環(huán)形通道內(nèi)的LNG對流傳熱有所減弱。壓力與質(zhì)量流量比的增大，均會導(dǎo)致傳熱強(qiáng)化減弱；在遠(yuǎn)離擬臨界點的區(qū)域，傳熱管內(nèi)流體溫度隨管長的增大幅度降低，溫度幾乎保持不變；超臨界甲烷的換熱系數(shù)也迅速減小。
　　研究結(jié)果能夠為我國超