收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究

司洪宇  
【摘要】:液化天然气(LNG)在使用前,必须经过汽化后以气态输送给用户,汽化过程中会释放数量众多、品质很高的冷能,将这部分冷能有效利用会带来巨大的经济和社会效益。如何有效提高LNG冷能利用效率一直是人们关注的课题。 本文主要研究了三个方面的内容,首先对LNG冷能利用的热力学理论基础进行了研究。为了最大程度地利用LNG冷能,换热器的换热性能至关重要,本文第二部分对LNG冷能利用过程中的有源强化换热技术进行了理论和试验分析。有源强化技术中的一种通过流体自激振动提供振源使换热壁面振动以达到强化换热目的的新技术目前仍然是一个全新的领域,在LNG冷能利用过程中存在强烈的相变和气液两相流动过程,两相流体流动比单相流体流动更容易产生自激振动,本文最后一部分对水平管内气液两相流体激振的机理进行了理论研究,为下一步将气液两相流体激振和强化换热技术相结合的新技术开发提供了前期的理论支持。 本文首先对LNG冷能利用过程进行了系统分析、平衡分析、LNG冷能分析以及能级分析。从热力学的角度对LNG冷能利用进行了全面的“量”和“质”的分析,提出了LNG冷能梯级利用需要遵循的热力学原则:冷热流体间温差最小;不同温度段内冷能“支付”和“收益”双方的能级要匹配;不同的温度(包括环境温度、LNG温度、利用方式的温度)下综合利用LNG冷能方案分配要合理;以及综合考虑经济、环境、及设备各因素等。另外,通过能级分析,提出了LNG冷能综合利用方案(包括冷能直接利用和动力利用)分配的判断准则,并为此准则的工程应用总结出了快速判断准则图。 本文第二部分通过分析认为有源强化换热的本质是边界层厚度的周期性变化导致的边界层导热性能的整体提高。基于此认识,本文建立了周期性边界层重构式强化换热技术的理论模型并进行了数值和试验研究。研究结果表明,周期性边界层重构式换热模型可以较好地解释类如刷壁式、振动强化式等有源强化换热过程的变化规律;周期性边界层重构方式对层流的换热强化效果尤其明显;边界层重构式强化换热技术存在一个特定重构周期,在该周期左右,强化换热效果最佳。 本文第三部分是基于通过流体自激振动可以达到强化换热目的的认识,对LNG冷能释放过程中的气液两相流体激振(不稳定性)进行了研究。采用确定振荡流场的振荡流体力学原理和快速求解复杂流动的参数多项式法对水平直管、渐扩管、渐缩管内的气液两相流体激振过程进行了理论研究。研究结果表明,相对于截面直管,渐扩管可以起到强化从入口到出口的压力波动的效果,但会使得进出口压差减小,而渐缩管恰恰相反,它会使得进出口压差增大,却弱化从入口到出口的压力波动;压力波动的振幅和气相密度波动的振幅都是随着流量的增大而减小;水平管内气液两相流体激振的发生和压差——流量的性能曲线的位置无关。 本文这三部分内容都是为了更好地提高LNG冷能利用率,为实现节能的目的服务,同时第二和第三部分的内容对强化换热技术的发展和气液两相流体激振的研究提供了一个新的研究思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邓丽;王晓占;;螺旋槽管螺距与螺深对强化换热影响的数值研究[J];节能;2011年05期
2 朱业樵;赵天玉;;空调用液 气式换热器的强化换热分析与主要节能强化措施[J];节能;1989年07期
3 王增辉,贾斗南,刘瑞兰;狭缝通道两相流强化换热研究综述[J];热能动力工程;2002年04期
4 周国兵,张于峰,齐承英,王艳;几种翼型涡流发生器强化换热及流阻性能的实验研究[J];天津大学学报;2003年06期
5 郑军,曾丹苓,王萍,高虹;利用流体脉动强化换热的试验研究[J];热科学与技术;2003年03期
6 赵丽华,苑中显,张建国,姜明健;强化换热通道中扰流元场协同优化研究[J];工程热物理学报;2005年02期
7 高虹;刘娟芳;;脉动流体强化换热的试验研究[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2009年02期
8 黄志锋;刘伟;杨昆;;圆管内插入环状多孔介质的换热性能研究及其场协同分析[J];工程热物理学报;2009年05期
9 卓宁,孙家庆;玻璃管空气预热器强化换热试验研究[J];能源研究与信息;1990年03期
10 张俊涛,周筠清;原理性涡旋强化换热装置的传热性能研究[J];冶金能源;1995年06期
11 孙方宏,陈明,徐鸿钧,傅玉灿;磨削弧区采用径向射流冲击强化换热的试验研究[J];工具技术;1999年10期
12 董超,黄?,李瑞阳;EHD强化沸腾换热研究的进展与现状(I)──机理和理论研究[J];上海理工大学学报;2000年04期
13 陶文铨,何雅玲;场协同原理在强化换热与脉管制冷机性能改进中的应用(上)[J];西安交通大学学报;2002年11期
14 路广遥,王经,孙中宁;窄环隙内强迫对流换热特性的实验研究[J];核科学与工程;2005年02期
15 郑慧凡,范晓伟,王智伟,朱彩霞,张鬲军;水平矩形通道内开孔折流板强化换热的实验研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2005年04期
16 杨卫卫;何雅玲;黄竞;赵春凤;陶文铨;;多孔材料强化管内对流换热的数值研究[J];工程热物理学报;2007年01期
17 高虹;刘娟芳;;Helmholtz共振腔的设计及其脉动流体强化换热效果的试验分析[J];能源技术;2009年03期
18 李珞;张跟超;;板翅式换热器换热性能研究[J];科技资讯;2010年15期
19 孙淑红;鹿院卫;刘广林;马重芳;;膜式全热换热器EHD电场强化换热的实验研究[J];热能动力工程;2010年06期
20 陈剑波;低沸点工质水平蒸发换热强化管评述[J];上海理工大学学报;1993年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾臻;龚自力;邱金荣;;核级换热器强化换热方式对比与选择[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第3册)[C];2009年
2 陈建红;欧阳新萍;李辉;;制冷强化换热管实验台测控系统的研制[A];上海市制冷学会2007年学术年会论文集[C];2007年
3 祁小松;张华;武俊梅;;纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
4 支浩;汤慧萍;朱纪磊;;换热器的研究发展现状[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
5 郑国良;刘伟;;EHD强化介质换热性能的研究[A];山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集[C];2009年
6 孙方田;马一太;;水冷壳管式气体冷却器的结构优化[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年
7 姬长发;侯琳洁;赵文秀;何国欣;;波纹管强化传热的数值模拟[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
8 程卓明;马勇;黄钊;;强热型数码中央空调的应用前景[A];第九届全国空调器、电冰箱(柜)及压缩机学术交流会论文集[C];2008年
9 何雅玲;陶文铨;刘迎文;黄竞;刘启斌;唐连伟;陶于兵;杨卫卫;;新型制冷技术与强化换热技术的研究及其应用[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年
10 彭洁;于恩林;姜伟;;螺旋槽管换热过程的三维速度场与温度场耦合数值模拟[A];第十届北方(八省市)钢管技术研讨会暨第十七届全国钢管生产技术信息交流会论文汇编[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 司洪宇;液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究[D];中国海洋大学;2011年
2 郭剑;管内强化换热的理论和实验研究[D];华中科技大学;2012年
3 陶于兵;CO2家用空调系统实验研究及换热器强化换热数值模拟[D];西安交通大学;2008年
4 俞接成;脉冲流动和壁面振动传热研究[D];清华大学;2005年
5 吕伦春;纳米流体强化毛细泵回路(CPL)换热特性实验研究[D];上海交通大学;2009年
6 马可;基于热管技术的磨削弧区强化换热基础研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 李晓伟;通道湍流换热强化的数值与实验研究[D];清华大学;2008年
8 毕海洋;污水源热泵系统取水换热过程流化除垢与强化换热方法[D];大连理工大学;2007年
9 冯丽丽;火电机组直接空冷凝汽器空气侧强化传热研究[D];华北电力大学;2012年
10 周吉成;螺旋椭形管管束空间内流体流动及换热的研究[D];华南理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔丽红;螺旋折流板换热器强化换热管内流动与传热特性的研究[D];西安建筑科技大学;2013年
2 马良;偏心旋流管强化换热的数值分析[D];华中科技大学;2013年
3 李明磊;低温余热回收利用强化换热技术及数值模拟研究[D];昆明理工大学;2011年
4 李俊超;燃气真空锅炉中换热管束的强化换热研究[D];郑州大学;2013年
5 杨炳昌;层流脉动流动强化换热的实验研究[D];大连理工大学;2012年
6 李燕;凹槽通道中层流脉动流动强化换热的实验研究[D];大连理工大学;2013年
7 张琴;溴化锂吸收式制冷机蒸发器与吸收器强化传热传质的研究[D];长安大学;2011年
8 黄灵敏;基于红外热像技术的周期性冲击射流强化换热研究[D];中国计量学院;2013年
9 乔慧芳;蒸发式冷凝器强化传热及强度分析[D];郑州大学;2008年
10 张翔;大横流条件下具有柱肋和气膜出流的粗糙表面冲击冷却实验研究[D];上海交通大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;长虹空调倾力打造博士团队[N];中华工商时报;2003年
2 洪金;长虹空调重金打造博士团队[N];中国企业报;2003年
3 海中;长虹空调倾力打造博士团队[N];中国消费者报;2003年
4 记者 刘慧敏 通讯员 张超;中海油在开发区建LNG冷能利用项目[N];宁波日报;2010年
5 王廷俊;换热设备:发展模型化和强化传热技术[N];中国化工报;2007年
6 李沐杨;大型高效换热设备为节能助力[N];中国石化报;2007年
7 记者 卓晋萍;14个项目签约为盛会添彩[N];湄洲日报;2008年
8 谢仲良;博士团队气贯长虹[N];中国质量报;2003年
9 记者 林绿波 游怡冰;LNG冷能利用助力循环经济[N];泉州晚报;2011年
10 子珍;“变频冰蓄冷”实现中央空调“移峰填谷”[N];中国企业报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978