lng中間介質氣化器換熱面積設計方法研究-天然氣和石油(編輯修改稿)
2025-02-08 04:33 本頁面
【文章內容簡介】 何參數(shù)值見表 2。 表 2 換熱器基本幾何參數(shù)值 幾何參數(shù) 設定值 幾何參數(shù) 設定值 蒸發(fā)器中換熱管長度 /m 8 換熱管外徑 /m 凝結器中換熱管長度 /m 16 換熱管內徑 /m 調溫器中換熱管長度 /m 低溫天然氣橫掠管束面積 /m2 物性和換熱關聯(lián)式 IFV 內的 3 種工質：海水、 LNG 或天然氣、丙烷 。 其中海水和 LNG 或天然氣假設為定壓狀態(tài)，但是二者的溫度隨著計算的進行及分布位置的不同而不同，丙烷的飽和壓力和飽和溫度在計算過程中不斷變化 以尋求 平衡狀態(tài) ， 3 種工質的物性都會隨著各自溫 度的變化而變化，尤其是 LNG，其物性隨溫度變化很大。提取 REFPROP 中計算甲烷和丙烷的物性子程序，經二次開發(fā)，嵌套到自主開發(fā)的主程序中用于計算 LNG 或天然氣和丙烷的物性， 而海水則 采用 PROPATH 中計算水的物性的子程序。 換熱關聯(lián)式是換熱器計算的重要參數(shù)，經過對現(xiàn)有文獻的調研，分別采用表 3 中所列的流動換熱關聯(lián)式，用于計算 換熱器中各部分的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ，不考慮污垢熱阻的影響 。 表 3 流動換熱關聯(lián)式 換熱器 換熱區(qū)域 換熱關聯(lián)式 參考文獻 蒸發(fā)器 管內 f nNu Re Pr? [12] 管外 ? ? 0 .5 50 .6 7 0 .5 rr9 0 lgnh q M P P ???? 2 lgnR?? p=~ mR ? rcPPP? [12] 凝結器 管內 wb nCN u Re PrC?? ????? ?????? ?? [13] 4 wbp HHC TT?? ? b w pc pc b wwb pc wpcwbpc b pc b wpc pc 。 1 。 1 1 5 1 。 t t t t t ttn t t tttt t t t t t??? ? ? ??????? ? ? ? ????? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ????或且 管外 ? ?? ? l g ll s w grh d t t? ? ? ?????? ????? [14] 調溫 器 管內 f nNu Re Pr? [12] 管外 ? ?? ?? ?? ? 2f f f w 2 3f f f w 3 511f f f w22f 3 51f f f w21 4 / , 1 5 10 1 / , 5 10 10 5 / , 2 , 10 2 10 0 P r / , 2 , 10 2 10 31Re Pr Pr Pr ReRe Pr Pr Pr RessRe Pr Pr Pr ReNusRe Pr Pr Ress? ? ?? ? ???? ? ? ??????? ? ? ?? ? 5 6f f f w2/ , 2 10 2 10Re Pr Pr Pr Res???????????? ??? ? ? ? ???? ??? [12] 3 計算步驟 a) 已知海水的溫度 TWA TWA TWA3， LNG 的 溫度 TLNG TLNG3和流量 qmLNG，根據(jù) IFV 整個系統(tǒng)的能量守恒關系可求得海水的流量 qmWA，再根據(jù)調溫器中海水和 LNG 能量守恒的關系求得 LNG 的溫度 TLNG2； b) 為調溫器的換熱面積賦初始值 ATHERM，假設海水在調溫器中的溫度均勻為 (TWA2+TWA3)/2，根據(jù) LNG 溫 度將 LNG 在調溫器中的流程均分為 10 段，對于整個換熱段，各點的溫度值均已知 ； c) 利用傳熱方程和能量方程的平衡關系求解前 9 段的換熱面積，用初始總面積減去前 9 段的換熱面積，獲得 第 10 段的換熱面積； d) 利用傳熱方程和熱平衡方程 對 第 10 段熱平衡關系進行判斷，若不滿足，則更新調溫器的換熱面積并返回 c)重新計算； e) 為蒸發(fā)器的換熱面積賦初始值 AEVAP，丙烷的飽和溫度為 TPR已知，根據(jù)海水溫度將蒸發(fā)器的換熱管均分為 10 段，對于整個換熱段 各 點 的 溫度均已知； f) 同調溫器 換熱面積的計算 ，利用傳熱方程和能量方 程的平衡關系循環(huán)迭代求解蒸發(fā)器的換熱面積； g) 為凝結器的換熱面積賦初始值，丙烷的飽和溫度為 TPR已知，根據(jù) LNG 溫度將凝結器的換熱管均分為 50 段，對于整個換熱段各點的溫度均已知； h) 同調溫器換熱面積的計算，利用傳熱方程和能量方程的平衡關系循環(huán)迭代求解蒸發(fā)器的換熱面積。 4 計算結果 工質 溫度 分布 圖 2 給出了海水、丙烷和 LNG 的溫度 （ TWA、 TPR和 TLNG） 在蒸發(fā)器和凝結器中的沿程變化曲線 。 圖中橫坐標 ? 為無量綱的位置，對于海水的溫度，對應圖 1 中從左到右 蒸發(fā)器換
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