结霜下空温式深冷翅片管传热特性

作     者：时国华 蒋可 周文博 赵岳天 SHI Guo-hua;JIANG Ke;ZHOU Wen-bo;ZHAO Yue-tian

作者机构：华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 

出 版 物：《化学工程》 (Chemical Engineering(China))

年 卷 期：2023年第51卷第2期

页      面：35-40页

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：河北省重点研发计划项目(21374501D) 河北省自然科学基金面上项目(E2016502027)。 

主　　题：流固耦合 流型 结霜 LNG 传热恶化 

摘      要：翅片管的传热特性决定着液化天然气(LNG)空温式气化器的气化性能,且管外表面结霜对传热特性的影响不可忽略。以空温式深冷翅片管为研究对象,建立翅片管空气侧传热模型,引入霜层物性参数经验公式,探究霜阻随风温与气化时间的变化规律,采用流体体积函数(VOF)多相流模型捕捉翅片管内气液两相区的流型,模拟分析结霜结露工况下翅片管内流动沸腾传热过程,研究单根翅片管管内外流固耦合传热机理。结果表明:强制通风下,当送风温度为273 K时,翅片管持续气化运行15 000 s,霜层厚度为10.8 mm,天然气出口温度为267.2 K;提高送风温度,有利于翅片管持续稳定运行;管内气相区长度随着送风温度的降低而降低,其占总管长的比例从303 K时的75%降低到了273 K时的35%;随着LNG入口流速的增大,管内流体传热系数提高且提前达到峰值,但达到0.8 m/s时管内出现传热恶化,导致液态天然气气化不完全,需选取合理的入口流速值。