液化天然氣管內(nèi)兩相流動與傳熱特性研究.pdf

1、當(dāng)前天然氣液化技術(shù)與液化天然氣的汽化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，而液化天然氣的管內(nèi)流動沸騰傳熱在這些技術(shù)發(fā)展中扮演著重要角色。準(zhǔn)確掌握液化天然氣管內(nèi)流動沸騰傳熱與壓降特性，對相關(guān)液化天然氣換熱設(shè)備的設(shè)計與制造是至關(guān)重要的。為此，本文設(shè)計搭建了低溫流動沸騰傳熱實驗臺，對液化天然氣在豎直上升和水平管內(nèi)的流動沸騰傳熱和壓降特性進行了實驗與理論研究。
　　兩相壓降的實驗表明，液化天然氣兩相摩擦壓降隨質(zhì)量流量的增加和干度的增加，是增大的；熱流密

2、度的改變對液化天然氣兩相摩擦壓降的影響較弱；進口壓力對其兩相摩擦壓降有一定影響，隨著進口壓力的增加，兩相摩擦壓降減少，此外，隨進口壓力的增加，壓力對摩擦壓降的影響有減弱的趨勢；水平或豎直朝向的變化，對液化天然氣的管內(nèi)摩擦壓降無明顯影響；液化天然氣摩擦壓降隨管徑的增加而減少。
　　基于對7種典型兩相摩擦壓降預(yù)估模型與實驗值的比較結(jié)果，根據(jù)Xu and fang(2012)開發(fā)了新的兩相摩擦壓降模型。新模型能在多數(shù)工況條件下對液化天然

3、氣兩相摩擦壓降提供好的評估準(zhǔn)確度。
　　對液化天然氣流動沸騰傳熱特性的實驗表明，其傳熱主要受熱流密度、干度、質(zhì)量流量和管道朝向的影響。在干度較低時，傳熱系數(shù)一般隨熱流密度的增加而增大，但高干度下，熱流密度對傳熱的影響逐漸減弱。并且在質(zhì)量流量較高，干度較大時，傳熱系數(shù)不受熱流密度的影響。在較高質(zhì)量流量工況下，傳熱系數(shù)在干度較低時，隨干度增加而增加，但在干度高于約0.5時就開始逐漸下降，分析表明這主要是由于混合物傳質(zhì)阻力的影響造成的。

4、同時，質(zhì)量流量對液化天然氣管內(nèi)傳熱系數(shù)的影響很大，隨著質(zhì)量流量的提高，液化天然氣的傳熱是增加的。豎直向上管內(nèi)液化天然氣流動沸騰傳熱系數(shù)一般要高于水平管內(nèi)的傳熱系數(shù)，但兩者的傳熱特性基本一致。
　　評估了質(zhì)擴散阻抗對液化天然氣流動沸騰傳熱的影響，發(fā)現(xiàn)質(zhì)擴散阻抗不僅較大地影響了液化天然氣流動沸騰過程中的核態(tài)沸騰部分，也極大地影響了對流蒸發(fā)部分。因此，基于 Choi et al.(2000)提出新的混合物流動沸騰模型，并選擇Thome