LNG卸车气化器换热面积的分段式计算方法研究_李裕

《LNG卸车气化器换热面积的分段式计算方法研究_李裕》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、天津城建大学学报第22卷第1期2016年2月JournalofTianjinChengjianUniversityVol.22No.1Feb.2016能源与机械$LNG卸车气化器换热面积的分段式计算方法研究1121李裕，玉建军，于长春，石珍(1.天津城建大学能源与安全工程学院，天津300384；2.新奥能源控股有限公司分销部，河北廊坊065001)摘要：为了更准确地计算液化天然气(LNG)卸车气化器的换热面积，提出了换热面积的分段式计算方法．通过分析液化天然气在卸车气化器内的汽化过程，根据流体相态变化将气化器分为

2、单相液段和两相段，并分别建立换热模型．基于换热模型，利用VB编制了卸车气化器设计计算软件，可以快速计算气化器所需换热面积．在不同运行条件下，分别利用新方法与传统方法计算卸车气化器换热面积，并将两者计算结果进行比较，发现本文方法仅为传统方法计算结果的80%,左右．关键词：液化天然气；卸车气化器；单相液段；两相段；换热面积中图分类号：TE974文献标志码：A文章编号：2095-719X(2016)01-0033-06液化天然气(liquefiednaturalgas，简称LNG)的增压卸车依靠空温式气化器实现．空温式

3、气化器是利用空气自然对流，加热换热管中低温流体的设备．自增压卸车系统如图1所示，其卸车原理为：槽车储罐内低温LNG液体流入增压气化器翅片管内，通过翅片吸收大气中热量进行热交换，使管内流体汽化，产生的气体再进入槽车贮罐顶部气相空[1]间，以达到增压排出液体的目的．为了使卸车气化器的产气量、生成的工作气体的状态参数达到预定要求，气化器必须从大气中吸收足够的热量；另外，考虑到气化器造价、占地面积等因素，不能一味增大气化器．因此，需要对卸车气化器进行合理的设计计算．传统增压气化器设计的计算方法是：通过气化图1自增压气化器

4、卸车系统器出口气体和进口液体的焓差计算气化器应吸收的总热量Q，再根据翅片管尺寸、空气温度等计算气1增压气化器管内LNG汽化过程化器的传热系数K，最后根据A＝Q/(K·ΔT)计算气化器所需面积或长度．这种方法将气化器的综合传热系数视为定值，虽然计算过程比较简单，但实增压式空温气化器只是为了提供排液压力，并际上由于翅片管内流体相态和流型不断变化，其换且汽化生成的气体不能给槽车储罐带来额外的冷热机理不同，传热系数并非定值，所以这种计算方损，所以气体是以略高于饱和温度的状态进入槽车法可能导致计算结果误差较大．为了得到更准

5、确的储罐．LNG在卸车气化器内的汽化过程如图2所[2]结果，本文采用分段法对气化器进行设计计算．分示：温度低于当前压力下，饱和温度的过冷液进入段计算气化器换热面积，符合翅片管内流体状态，翅片管逐渐加热至泡点，开始汽化，管内流体与管更有利于选择合理的换热关联式，使设计计算结果壁进行沸腾换热，直到翅片管内表面出现蒸干而进[2]入缺液区换热，以略高于饱和气温度流出气化器．更加准确、合理．收稿日期：2015-03-10；修订日期：2015-04-10作者简介：李裕（1992—），女，江西南昌人，天津城建大学硕士生．·34

6、·天津城建大学学报2016年第22卷第1期天然气在翅片管内经历了单相液流和两相流，在流段．两相段又根据液体与管壁换热还是蒸汽与管壁体温度升高至泡点之前是单相液段，之后是两相换热分为沸腾换热段和缺液段．图2卸车气化器翅片管内流体ρud4m2卸车气化器设计计算分段法ll0ARe==(1)fμμπdl0l根据上述汽化过程分析，将卸车气化器分为两⎧Nu=−+0.012(Re0.87280)Pr0.4[1(/)dl2/3]×fff⎪段计算：单相液段和两相段．对两段分别建立换(/),PrPr0.11Re＜104⎨fwf(2)

7、热模型，并计算各自长度，两段长度之和即为所需⎪0.81/30.144Nu=0.023RePr(μμ/),Re≥10⎩ffffwf气化器总长度；再根据气化器尺寸即可计算换热αλ=⋅Nu/d(3)lfl0面积．H=−α()TTdπ(4)流体热物性计算是气化器换热模拟计算的基1lwf0础．根据卸车气化器工作压力(0.6,MPa左右)，选择式中：Ref为管内流体雷诺数；mA为质量流量，3天然气气相及液相各热物性参数适合的计算方法，kg/s；ρl为流体密度，kg/m；u1为流速，m/s；μl为各参数计算方法见表1．黏度，P

8、a·s；λl为管内流体导热系数，表1天然气热物性参数计算方法W/(m·K)；Prf、Prw分别为流体温度Tf、管壁温度Tw下流体普朗特数；d为翅片管定型尺寸，m；l为热物性参数液化天然气(LNG)气态天然气(NG)密度ρ摩尔加成法[3]P-R方程[3]翅片管长度，m；μf、μw分别为流体温度Tf、管壁[4][3]2导热系数λLi模型Ribblett模型温度Tw下流体动力黏