隨著環境問題的日益嚴峻,液化天然氣（LNG）對緩解能源危機、優化**能源結構具有重要意義。空溫式氣化器具有無能耗、結構簡單、價格低廉等優點,被廣泛應用于LNG氣化器調峰站。但傳統的空溫式氣化器在運行過程中,不僅會造成大量LNG冷能的浪費,還導致翅片管表面出現結霜現象,使得其傳熱效率下降。
本文針對傳統空溫式氣化器（AAV）和集成冷能溫差發電裝置的空溫式氣化器進行研究,基于能量平衡方程建立了傳統空溫式氣化器縱向翅片管與集成冷能溫差發電裝置的空溫式氣化器縱向翅片管的熱動態模型,采用微元法對模型進行離散化求解,利用Fortran進行編程,分別模擬了亞臨界壓力與超臨界壓力下空溫式氣化器縱向翅片管的傳熱特性,得到了翅片管外壁溫,管內流體溫度,霜層厚度,管內外對流換熱系數等參數沿管長的分布曲線,分析了結構參數與運行參數對翅片管傳熱性能的影響。
結果表明運行壓力、空氣溫度、空氣濕度對氣化器縱向翅片管管外結霜,LNG出口溫度,氣化效率影響*為顯著,運行壓力、空氣溫度越高,霜層越薄,LNG出口溫度越高,空氣濕度越大,霜層熱阻越小,LNG出口溫度越高;質量流速變化對霜層厚度影響較小,但對LNG的出口溫度影響較大,質量流速越小LNG出口溫度越高;改變翅片高度、翅片個數也能顯著加強氣化器的換熱性能。其次模擬了集成冷能溫差發電裝置的空溫式氣化器縱向翅片管的傳熱特性,對比分析了原翅片管與新型翅片管傳熱特性的不同,得到了結霜與不結霜情況下發電密度與發電效率沿管長的變化曲線,結果表明不結霜情況下新型翅片管結構與原翅片管有明顯差異,而結霜情況下二者差異不大,且不結霜情況下新型翅片管的發電效率達到3%,發電密度達到50W/m,結霜情況下發電效率僅為1.48%,發電密度為12.17W/m,并且氣液兩相區發電量占總發電比重*大,其次為單相氣區,單相液區*小。論文的研究結果為傳統空溫式氣化器縱向翅片管的結構優化提供了理論依據,并且對LNG的冷能利用提供了新思路。
