超临界水在套管换热器中的流动传热试验研究

  目的  超临界流体流动换热具有复杂性,已有的研究大多是基于定壁面温度或者定热流边界条件,而工程实际中多为变热流密度条件下的耦合流动换热。为深入了解相关机理,对超临界流体在套管换热器内的耦合流动传热规律进行深入研究。  方法  设计套管换热器试验段,通过在内、外侧管布置温度、压力测点,采集温度压力数据,分析超临界水在套管换热中的流动与传热特性。  结果  试验分析结果表明,临界点附近物性参数的巨大变化,是导致超临界水换热出现不同于平常换热现象的主要原因;传热段的温度梯度和热物性变化使得峰值换热系数温度与拟临界温度存在差异,且差异随着压力的增加而增大;当主流温度低于拟临界温度时,由于浮力效应同时减小,外管换热系数随内管入口温度的升高而增大;而当主流温度高于拟临界温度时,由于浮力效应不显著,浮力效应几乎与内管入口温度无关。  结论  研究结果对换热器的设计以及超临界流体在套管换热器中耦合流动传热的研究和机理分析具有一定的指导意义。     

紧凑高效微通道换热器流动与换热特性研究进展

随着全球海上浮式液化天然气(liquefied natural gas,LNG)接收站的兴起,LNG换热器作为液化天然气汽化的关键设备得以广泛应用.与传统换热器相比,紧凑高效微通道换热器(compact and efficient microchannel heat exchangers)具有耐高压、耐低温及传热效率高...     

浮力对不同截面形状通道中超临界LNG传热特性的影响

在液化天然气动力船舶中,超临界液化天然气在使用前需要进行气化。超临界LNG的气化是一个拟相变过程。本研究对超临界LNG在拟相变过程中的局部流动和传热性能进行数值研究,主要目的是揭示在不同截面形状通道内浮力对局部流动和传热性能的影响。研究发现,浮力因子的大小受截面形状影响不大。另一方面,浮力对传热性能的影响集中在类液区和拟临界区。二次流是由于浮力和密度差异的影响而产生的。流体的分布及二次流受到通道形状及浮力的影响从而影响传热性能。通常,二次流的存在提高了通道壁面和相邻流体间的传热性能。然而,由于浮力的原因,低密度、高温流体聚集在通道顶部,导致局部传热性能恶化。因为通道截面形状的不同,导致湍动能及定压比热的分布不相同,从而造成传热性能存在差异。     

LNG 气瓶传热性能的数值模拟

用有限元分析方法模拟了200 L LNG气瓶容器在稳态导热情况下的整体温度场分布,并对不同充满率下的漏热量进行了计算,漏热量的计算结果与文献中的试验结果一致,说明本研究方法切实可行。根据内容器高径比H／D的不同对气瓶结构进行优化,计算结果表明：在相同充满率下,高径比H／D越大,漏热量越小。     

超临界LNG在印刷板式汽化器微细流道内的流动与换热性能数值研究

以印刷板式汽化器内直径1.5 mm的微细流道为研究对象,应用数值仿真技术手段研究超临界LNG在不同流道弯曲角度的微细流道内的流动与换热特性,重点研究了不同流道弯曲角度对超临界LNG流动换热时的Nu数、表面对流换热系数及压降的影响。研究结果表明:随着流道弯曲角度的增加,超临界LNG出口温度和速度均随之增加,流道弯曲角度为45°时其出口温度较平直流道增加96 K,出口速度约为平直流道出口速度的2.3倍。通过综合分析流道弯曲角度对Nu数、表面传热系数及压降的依变关系发现,超临界LNG在弯曲角度15°的微细流道内具有较优的流动换热特性。     

超临界LNG在新型船用换热器冷通道内流动换热特性研究

本文在新型换热器冷通道内,对超临界状态下LNG的对流换热过程进行数值模拟,分别研究入口温度、入口质量流量和壁面热流密度对超临界甲烷流动与换热特性的影响,提出一种在直通道中加入凹槽结构的强化换热模型。首先采用Ansys Space Claim对换热通道进行几何建模,再使用Siemens STAR-CCM+仿真软件对模型进行网格划分和求解。研究发现：局部对流换热系数随着入口温度的升高有所降低,努塞尔数变化趋势与局部对流换热系数变化趋势大致相同,在斜通道内,超临界LNG具有更好的换热性能;当通道入口质量流量和壁面热流密度增加时,局部对流换热系数也随之增大;凹槽结构对换热器换热性能有较大的提升,对综合性能的提升较小。     

针翅管强化传热机理及其在管壳式换热器中的应用

介绍了新研制的一种新型换热元件 - 针翅管的结构及其强化传热原理.通过优化设计、试验数据分析和实船使用,说明了针翅管换热强化传热效果显著,它在船舶上有良好的应用前景.     

LNG在微小通道中沸腾流动与换热特性的数值研究

针对LNG在亚临界状态下的工作要求,利用VOF多相流模型对LNG在1 mm、1.5 mm、2 mm和2.5 mm共4种直径微小通道内的沸腾流动与换热特性进行研究,操作压力为0.1 MPa,热通量为40.9～385.4 kW/m²,质量通量为110～600 kg/m²·s。研究结果表明：在直径为1.5 mm、2 mm和2.5 mm的微小通道中,观察到了泡状流、弹状流、波状-环状流、过渡流和雾状流5种流型,而对于直径为1 mm的通道,没有观察到弹状流和过渡流,却出现了受限泡状流和柱塞流,且发现流型随通道直径的减小而转变加快,不同管径中的流型种类以及所占通道比例不同。当通道直径由2.5 mm减小到1 mm时,在波状-环状流区域对流换热系数提高了24.6%,但压降增加了50.1%。当质量通量增加到600 kg/m²·s,对流换热系数提高了22.6%,压降增加了55.8%。     

船用膜式螺旋管换热器传热和流动特性研究

采用数值模拟方法研究膜式螺旋管换热器在高温高压的工况下顺列结构和2种错列结构的对流换热和流动特性,分析径向节距对顺列和错列结构换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果符合较好。研究发现:顺列和错列结构对于换热及流动的影响随着径向节距的变化而变化。当径向节距s1/d1.6时,顺列结构的换热系数和流动阻力高于错列结构;当1.6s1/d2.0时,顺列结构的平均换热系数与和错列结构几乎相等,错列结构的流动阻力小于顺列结构;当s1/d2.0时,换热器的平均换热系数和压降与膜式螺旋管的布置方式无关,即顺列和错列结构的换热系数及流动阻力基本相等。     

极地船螺旋波纹管换热器强化换热分析与优化

文章对极地船海水冷却系统的换热器强化换热进行研究,利用Fluent软件在湍流条件下从波纹深度、波纹宽度、螺纹间距3个方面对螺旋波纹管的综合强化因子(PEC)效能分析、摩擦系数、努塞尔数展开强化换热分析,并与水平直管的换热性能进行对比。最后利用MATLAB计算出最优结构参数,平均综合换热性能是水平直管的1. 63倍,研究结果为船舶领域的螺旋波纹强化管换热器提供了理论基础。     

基于群体平衡原理的液化天然气水下泄漏流动沸腾多流体模型的分析与应用

为模拟LNG水下泄漏流动沸腾过程,将群体平衡原理与多流体模型耦合为一套新的多流体模型,该模型以传统多流体模型为基础,纳入了群体平衡原理及MUSIG模型,并考虑了碰撞、聚合和相变等因素对气泡直径及数量密度的影响.使用新模型与传统多流体模型进行数值模拟,结果比较得出:新模型的模拟结果更加符合实际的气泡产生与生长发展过程,能够在较大范围内对两相流参数的多维分布和变化进行有效预测.     

小型LNG船的液货处理流程简介

以28 000 m3 LNG船液货系统为基础,分别对液货舱干燥、惰化、驱气、冷却、装载、满载航行、蒸发气产生、卸载、除液、暖舱、除气和透气等液货处理流程进行简要介绍.     

核动力装置中两相相间换热边界限制对于换热计算的影响分析

在开发系统程序时,经常发现相间换热系数过大导致程序计算两相流动时出现物性错误,从而导致计算失败。因此采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式对相间换热系数进行限制,采用水平环形雾状流、垂直环形雾状流2种工况进行计算,计算结果表明,单纯的采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式并不能使计算稳定,必须减小该相间换热系数限制关系式的最大值才能使得计算稳定。同时,不同空泡份额下能够稳定计算两相流动的相间换热系数最大值限制不相同,且相间换热系数值的大小对空泡份额的计算有很大影响。     

高炉煤气余热锅炉数值模拟与传热系数的修正

应用CFD软件对某高炉煤气余热锅炉进行数值模拟,研究了余热锅炉内部的流动和温度分布,分析了各部分烟道中的换热情况以及流场对换热的影响。将数值模拟与热力计算数据进行比较,根据分析结果,提出了修正热力计算中影响传热系数相关参数的建议,为提高热力计算的精度提供依据,文中的研究可为同类余热锅炉的设计提供参考。     

以泡沫金属为吸液芯的纳米流体热管传热性能试验研究

从热管的吸液芯对传热性能的影响出发,分别对以铜材泡沫金属和丝网为吸液芯的热管进行了传热性能试验研究,两种热管的工质都为质量浓度为1％的Al2 O3纳米流体。试验结果显示泡沫金属吸液芯热管在等温性、换热系数和传热极限等方面都要比丝网吸液芯热管更好,泡沫金属吸液芯热管的传热性能要优于丝网吸液芯热管。     

138000m^3薄膜式LNG运输船温度场及其热应力分析

对一艘138 000m3薄膜式LNG运输船的液货舱热维护系统进行了稳态传热分析.计算获得了在8种工况下船体各部分的温度分布,在此基础上对船体结构进行了热应力分析.通过分析比较满载航行工况下的结构应力和温度应力,得出了一些有指导意义的结论.     

世界LNG贸易量和LNG船市场预测

本文主要就世界LNG贸易情况和LNG船市场作了简要分析,并对LNG船的未来市场前景作了预测。