LNG低温波纹软管预冷瞬态传热分析

LNG(液化天然气)低温波纹软管预冷机理复杂,预冷效果受多种因素影响。为了准确求解软管预冷过程中管内介质及保冷层的瞬态温度,建立了LNG低温波纹软管预冷二维瞬态传热模型,基于显式有限差分法并运用Fluent软件对模型进行求解,分析软管内壁沿轴向以及保冷层沿径向的温度随保冷时间的变化规律;并进一步研究了保冷层厚度、氮气通入速度、管道半径对预冷效果的影响。结果表明:预冷工况下,当预冷时间一定时,软管内壁温度随轴向距离增加而升高;对于软管同一径向位置,保冷层温度随预冷时间的增加而降低,且径向距离越小,温降趋势越大;保冷层厚度及氮气通入速度对软管预冷效果的影响显著,当保冷层厚度小于28 mm时,增加保冷层厚度可以有效改善软管预冷效果;当氮气通入速度小于0.2 m/s时,可能会导致在规定时间内无法达到预冷要求;软管半径对预冷效果的影响没有保冷层厚度及氮气通入速度明显。本研究成果为改善LNG低温波纹软管的预冷效果提供了参考。

LNG低温波纹软管内流体流动特性模拟分析

基于耐超低温波纹软管输送LNG流体的流动复杂性,以实际工程卸料系统工艺参数为基础,构建了LNG低温波纹软管内流体流动的数值模型,通过流动传热机理研究,分析了LNG流体在低温波纹软管内的流动特性。结果表明,LNG低温波纹软管进口处的波纹会引起流体壁面剪切力的变化,产生流体扰动效应;LNG流体在波纹软管进口及出口处均出现较大的压力变化,同时可引发高雷诺数下流动的流体产生气泡及管内空蚀现象,但该现象随着流体在软管内的流动趋于稳定后会逐渐消失;流体扰动效应会导致一定的压力损失及LNG温度波动,但流体在管内的流动阻力可控,造成的热量损失基本可以忽略。本文分析结果对低温波纹软管应用于LNG卸船系统的研究具有一定的参考意义。

LNG低温波纹软管流动及传热特性数值模拟

LNG波纹软管具有较好的柔性力学特性及柔顺性,但受其轮廓结构及传热系数较大的影响,会导致LNG运输过程中产生较大的热损,降低输送效率。为此,采用数值模拟方法,分别对LNG在光管和5种不同结构参数的波纹软管进行的输送流动和传热特性进行分析,探究波纹高度、波纹间距、雷诺数等对管道传热特性的影响规律,并采用综合热力性能指标(Performance Evaluation Criteria,PEC)对管道传热特性进行表征。结果表明:波纹软管比光管具有更高的努塞尔数和摩阻系数,具有更好的传热特性;波纹软管内努塞尔数随雷诺数的增大而增大,摩阻系数随雷诺数的增大而减小,并在高雷诺数下逐步稳定;相同雷诺数下,波纹软管努塞尔数随波纹高度的增大而增大,随波纹间距的增大而减小,同时摩阻系数与波纹高度、波纹间距的变化成正比,其中波纹高度的影响最大。研究成果可为LNG低温波纹软管的工程应用及其结构优化设计提供理论指导。