三级PFHE型DMR双混合制冷剂LNG低温液化工艺研究

研究以板翅式主液化换热器(PFHE)为核心的DMR双混合制冷剂LNG液化工艺:预冷段采用重组分高沸点C2H6-C3H8-C4H10三元混合制冷剂节流制冷循环,液化及过冷段采用轻组分低沸点CH4-C2H4-N2三元混合制冷剂制冷循环;PFHE型DMR液化流程采用三级板翅式换热器作为主液化装置,内含两段相对独立的三元混合制冷剂制冷循环。结果表明,PFHE型DMR液化工艺可以完全替代缠绕管式(MCHE型)DMR液化工艺,与C3/MR工艺相比可有效地提高系统的制冷效率;三级PFHE结构简单紧凑,换热效率高,比MCHE型DMR液化工艺具有更高的传热效率,主换热面积更小。

新型PFHE封头孔板的流体分配性能与强度分析

为改善板翅式换热器(PFHE)的流体分配特性,基于计算流体动力学(CFD)与流固耦合仿真计算,设计了一种新型的PFHE封头孔板。利用Fluent软件,对安装有新型孔板的封头内部流场进行数值模拟,研究不同工况下新型孔板的流体分配与水力损失特性,并与两种已有孔板的性能进行对比分析。利用流固耦合仿真技术,对新型孔板在流体冲击作用下的结构强度进行校核。结果表明:新型孔板的流体分配性能最优,水力损失适中;在流体冲击作用下,新型孔板的最大应力远小于材料的许用应力,结构强度满足工程需求。

LNG工厂换热技术的研究进展

对比分析适用于多股流传热的缠绕管式换热器(SWHE)和板翅式换热器(PFHE)的应用效果,指出PFHE具有结构相对紧凑、传热效率较高等特点,但其在可靠性、抗热冲击负荷、浮式LNG的适应性等方面表现较差,国际上存在着PFHE大型化和SWHE小型化的趋势。介绍了新型核状沸腾强化管(GEWA-PB)和冷凝强化管(GEWA-KS)的应用,论述了采用海水一次通过的直接冷却法的优点:可靠性高、易维护、电耗低、生产稳定性好、安全性高;从全寿命周期的经济性和可靠性角度指出选择钛材作为主制冷剂冷凝器和压缩机级间冷却器具有明显的优势。还介绍了实际混合物制冷剂的冷凝过程及Hammerfest LNG工厂基于实际冷凝过程和机械可靠性对使用的螺旋折流板换热器进行结构改进的措施。最后建议,中国在LNG工厂的换热技术上应着手以下几个方面的研究工作:①开展基于SWHE、处理规模为106 m3/d LNG装置MCHE的研究;②开展基于实际工质下高效冷凝管和蒸发管的传热与流动研究;③系统研究直接冷却法和间接冷却法对LNG装置的影响,加大整个装置范围内材料及设备对海水的适应性研究;④加大钛高效管的研究,结合壳程纵向流动的研究和高效传热元件的利用,开发出具有良好热力性能和机械可靠性的实际混合物制冷剂冷凝器。

板翅换热器流道结构改进与流体流动性能分析

研究超大型空分装备中板翅式换热器流道改进结构及其对换热器内流体流动影响,设计一种新型板翅换热器流道结构,该新型流道结构可以改变换热器流道内流体的流动方向,促使流体在板翅换热器内部呈M形流动,从而延长换热器中流体的流动距离,增大流体的湍流性能,强化换热器的换热效果。对板翅式换热器流道中转折位置流体的分布情况进行分析,着重分析换热器流道转折位置与流体流动速度、压力变化以及流体湍流性能之间的对应关系。采用Fluent分析流道结构改进前后板翅式换热器内流体的流动情况,可以看出改进后的流道结构可以显著增强换热器内流体的湍流性能,与结构改进之前的传统流道相比,新型流道结构的板翅式换热器通过增大内部流体的湍流性能的方式,提升换热器的换热效率。

竖直矩形小通道内上升流沸腾换热规律研究

为研究板翅式换热器流道内沸腾换热规律,建立了竖直矩形小通道内沸腾换热模拟数学物理模型,依据文献汽液相界面交互深度确定方法,采用双流体模型分析了竖直矩形小通道内R21的上升流沸腾换热规律,并将模拟结果与文献实验数据以及已有换热系数关联式进行对比。研究结果表明:模拟结果与文献实验数据吻合较好并且误差在±15%以内。由于对流沸腾换热机理增强使沸腾换热系数随干度增大而增大,质量流率增大而增大。干度较小时模拟结果与Warrier关联式计算结果吻合较好,干度较大时Warrier关联式计算结果与模拟结果之间偏差较大,干度越大偏差越大。该研究成果为板翅式换热器流道内上升流沸腾换热设计及机理研究提供理论依据。

基于PLC的换热器翅片切割机

铝制板翅式换热器是许多工艺过程的关键部件,具有在低温应用领域,铝合金能够在洁净气体和液体之间提供最好的热交换;能够在多种流体之间同时进行热交换:能够仅在一个单元中处理多种工艺流体:适合单相或多相混合流体;流体排列可以是逆向的、交叉的或者两者相结合的;广泛的不同表面积的翅片类型选择,能够确保最优化的设计。特别是其紧凑性是该类型换热器在节省安装空间和成本方面最主要的优势之一。