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1、,绕 管 式 换 热 器,姓名：石 倩,目录,3、大型LNG绕管式换热器,1、换热器传热方式,2、绕管式换热器,1换热器传热方式,按照传热方式分类,1）直接接触式,热流体,冷流体,冷热流体直接相容传热效率高,2）间壁式,管壁,冷热流体通过管壁传热冷热流体不接触,3）蓄热式,蓄热室,冷热流体间接传热传热不同时,2绕管式换热器,绕管式换热器： 在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反，并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距。,2绕管式换热器,绕管式换热器,优点,缺点,结构紧凑，单位体积换热面积大。100-170 m2/m3,同时处理多股流体换热
2、,冷热端温差小，传热效率高,自行补偿热膨胀效应,传热计算复杂,流动阻力大,壳程流体分布均匀性差,对介质清洁度高,制造成本高，难度大,2绕管式换热器,管内传热与流动研究,特点：弯曲换热管的曲率使得管内流体惯性力和离心力不平衡，在横截面发生 二次流，从而传热效果会得到强化，其性能将远远优于直管式换热管。,管内流动几何模型,在传热模型建立上，考虑弯曲率和扭转率对管内流动的影响。结果表明，与弯曲率相比，扭转率对管内的流动影响极小。弯曲率使流动截面出现两个旋转方向不同的漩涡，而扭转率只是使一个漩涡的中心角度发生扭转，失去对称性。,2绕管式换热器,壳侧传热与流动研究,完整液膜流,柱状液膜流,滴状液膜流,传
3、热效率降低,特点：两相制冷剂在壳侧的流动属于降膜流动，即在换热管表面和换热管中间形成液膜。由于制冷剂的干度逐渐增加，液膜越来越不完整，形态发生变化，如右图所示。,2015年，上海交通大学建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程中流动与传热的数值模型特定流型下的传热和压降关联式。完善单相和多相传热模型，提高传热系数的计算精度,3大型LNG绕管式换热器,大型LNG绕管式换热器： 常温的天然气从换热器的底部进入管程，从过冷的LNG从顶部流出，壳侧内的流体为制冷剂，且从顶部进入。,单线产能在300万吨/年以上时,温度应力,流体均布,传热效率,管路复杂度,绕管式优于板翅式,4大型LNG绕管式换热器,应用场合：
4、大型陆上天然气液化厂和大型LNG-FPSO ( 浮式 生产储存卸货装置)中的主低温换热器。,液化能力：液化能力已经由最初的100万吨LNG/年增到780 万吨LNG/年。,国外研究现状：年产大于780万吨的单体绕管式换热器和对 FPSO进行结构改进，以适应海上情况国内研究现状：开封空分正在研发200-300万吨/年LNG的大 型绕管式,4大型LNG绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,材料,结构,传热计算,换热管(高负荷)(耐低温),铜或奥氏体不锈钢,镁铝合金,重量,制造,奥氏体不锈钢：18%的铬，8%的镍，密度在7.6-8吨/ m3,镁 铝 合 金：铝为基体，密度在2.7吨/m3，参有部分镁
5、， 密度约1.7吨/ m3 ，整体密度约为2.15吨/m3； 强度高、塑性好和便于加工等优点。,国内空白,管板(适应性),碳钢或奥氏体不锈钢,镁铝合金不锈钢复合镁铝合金,4大型LNG绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,结构,连接技术,应力载荷均匀,热负荷均匀,换热管和管板连接：,中心筒缠绕技术：芯体总层数是49层，为了解决芯体受力不均匀问题，在缠绕到第35层时增加第二个中心筒。通过翼板把两个中心与壳体连接在一起,预冷段、液化段和过冷段热负荷合理分配，互相协调,强度胀接+密封或焊贴胀+强度焊;,连接性能检验：拉脱、连接和低温,换热管与中心筒的连接：铝垫条无法直接固定在中心筒上， 第一层管仅作为垫条固定使用,4大型LNG绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,传热计算,基础物性研究：1 低温高压以及超临界条件下各组分的热物性研究；2 筛选烃类分析软件并进行二次开发，为模拟和优化流程做基础；,流动传热模型研究（考虑复杂相变）1 传热因子和阻力因子的计算；2 热负荷和温差动力之间的关系难以准确模拟，需进一步研究。,谢谢！,
