首页 > 学术论文

天然气液化冷箱并联配管的流体均布优化研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 08:08:32
热度:

天然气液化冷箱并联配管的流体均布优化研究【摘要】:并联管路流体分布不均一直是困扰换热器发展的一大难题,而对于多相流来说,流动机理更加复杂,控制其在换热器内均匀分配也更加困难。目前,

【摘要】:并联管路流体分布不均一直是困扰换热器发展的一大难题,而对于多相流来说,流动机理更加复杂,控制其在换热器内均匀分配也更加困难。目前,随着能源需求的高速增加,以及出于保护生态环境的迫切要求,天然气作为一种清洁能源,其需求量大幅提升,作为液化天然气的核心设备一冷箱,也面临着大型化、高参数的发展趋势,冷箱内的流体均配对冷箱内部热量传递和液化性能参数有重要影响。以天然气的液化生产为研究应用背景,研究了大型冷箱内板翅式换热器配管系统的流体均配特性,探讨了不同流动工况、配管结构及两相流物性形态对其内流体分布与流阻的影响,分析了板翅式换热器配管系统内工况、流体动力学特性以及配管结构与流体分配不均之间的关系,提出了相应的板翅式换热器配管系统结构优化设计方案,对提高大型冷箱的产品性能,以及实际冷箱设计、加工及制造具有一定指导意义。本文主要研究内容如下:针对板翅式换热器并联运行的情况,构建板翅式换热器入口配管的二维物理模型,采用MIXTURE方法对不同气液比率、液滴粒径、气液相对速度下的流动进行了研究,获得了入口配管内压力场、速度场、气液相的体积分数分布等相关数据,分析了流量分配不均匀度与气液比、液滴大小、气液速度比之间的对应关系,得到气液两相流中,作为次要相的液相中液滴粒径较大时,流体分布比较均匀;在气液之间存在相对滑移速度,滑移速度越小即气液两相的速度越接近,流体分布情况越好,在气液两相的速度相等时,各支管的出口流量不均匀度最小。分析了不同结构的两种配管(A型配管与B型配管)结构的流体分布特性,对比了不同流动工况下的流体分布情况,并分析了两种配管内的流场,得出B型配管结构在流体均布方面要优于A型配管。在B型配管结构上,改变其入口管管径与出口支管管径,分析了不同管径比下的流体不均匀度,结果显示,管径比越小的情况,配管内流体分布越均匀,且在同样的管径比下,其它参数不变时,支管管径越小,流体的不均匀度越小。在二维数值模拟的基础上建立了配管的三维物理模型。在三维配管模型下研究了配管入口管与支管之间的夹角对流体分布的影响,分析其流量不均匀度及各个截面中的压力场、速度场,得出入口管与支管夹角为-90。时,流体分布情况最好。为优化配管系统的两相流均布特性,提出支管连接处加装多孔填充元件的介质均布措施,构建了基于多孔介质的配管数值计算模型,通过模拟计算获得了入口管、联箱与支管对应的压力分布与流量分配情况,与传统配管方式对比表明,该措施效果显著。 【关键词】:气液两相流 冷箱配管 流体均布 数值模拟
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK172
【目录】:
  • 摘要10-12
  • ABSTRACT12-15
  • 第一章 绪论15-25
  • 1.1 研究背景及意义15-17
  • 1.1.1 研究背景15-17
  • 1.1.2 研究意义17
  • 1.2 多相流概述17-21
  • 1.2.1 多相流的分类17-19
  • 1.2.2 多相流的特点19-20
  • 1.2.3 多相流的模型20-21
  • 1.3 课题相关内容的国内外研究现状21-23
  • 1.3.1 关于多相流的国内外研究现状21-22
  • 1.3.2 配管方面国内外的研究现状22-23
  • 1.4 本文主要研究内容23-25
  • 第二章 冷箱并联配管内两相流动均布特性的数值模拟25-47
  • 2.1 配管流动的数值模拟25-30
  • 2.1.1 物理模型及网格划分25-27
  • 2.1.2 控制方程及边界条件27-30
  • 2.2 数值模拟的结果分析30-45
  • 2.2.1 评价参数定义30
  • 2.2.2 气液两相流中粒径大小对流体均布的影响30-35
  • 2.2.3 气液两相流中气液比例对流体均布的影响35-39
  • 2.2.4 气液两相流的相对滑移速度对流体均布的影响39-45
  • 2.3 本章小结45-47
  • 第三章 配管结构对流体分配均匀度的影响47-63
  • 3.1 两种配管结构对流体分配的影响47-55
  • 3.1.1 配管的结构尺寸参数和网格划分47-48
  • 3.1.2 数值模拟的一些说明48-49
  • 3.1.3 数值计算结果及分析49-55
  • 3.2 管径比对流体分布的影响55-59
  • 3.3 入口管与支管的相对位置对流体均布的影响59-61
  • 3.4 本章小结61-63
  • 第四章 分支管入口填充多孔材料对介质均布的优化63-75
  • 4.1 多孔介质理论63-65
  • 4.1.1 动量方程64
  • 4.1.2 湍流模型64-65
  • 4.2 基于多孔介质的配管优化65-72
  • 4.2.1 物理模型65-66
  • 4.2.2 数值模拟66-67
  • 4.2.3 结果分析与讨论67-72
  • 4.3 本章小结72-75
  • 第五章 全文总结及展望75-79
  • 5.1 全文总结75-77
  • 5.2 主要创新点77
  • 5.3 存在的不足与展望77-79
  • 参考文献79-85
  • 致谢85-86
  • 附件86


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

并联管组内流量均匀分布的数学模型    别玉;胡明辅;毛文元;常静华;

集箱与并联管屏系统单相流体的流动特性    缪正清,徐通模

并联管组离散模型分析及其关键系数的确定    卞韶帅,罗永浩,陆方

太阳能集热器阵列流量均布模型    胡明辅;别玉;卜江华;

百万吨级乙烯冷箱的设计    秦燕;阎振贵;

基于非结构化网格气液两相流数值方法及并行计算研究与软件开发    明平剑

水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究    赵铎

厌氧发酵装置虹吸出料的理论探讨及实验应用    曹鸥;张国用;张一群;牛治淮;

实际气体绝热压缩过程指数及终温的确定    柳松年,刘洪涛

严格法精馏过程模拟的加速收敛技术    王健红,魏寿彭

气液两相管流流型信号的小波去噪处理    顾春来,董守平

可燃液体多元混合物危险性评价依据计算    陆大才;

基于遗传算法和偏最小二乘法的电容式油气两相流空隙率测量新方法    王微微;王保良;黄志尧;李海青;

基于经验模态分解的油气两相流流型状态监测    李强伟;黄志尧;丁浩;李海青;

基于环形管差压波动信号测量气液两相流气相含率的研究    王芳;梁国伟;谢代梁;

应用数据融合方法辨识油气两相流流型    王微微;耿艳峰;黄志尧;

基于电容式传感器空间滤波效应测速原理分析    吴新杰,王师

电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究    陈宇

分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的分离机理与结构特性研究    崔洁

基于太赫兹技术的多相流检测研究    刘亦安

气流床水冷壁气化炉熔渣沉积试验研究及水冷壁数值模拟    林伟宁

电学层析成像激励测量模式及图像重建算法研究    张立峰

动载作用下管内气(汽)—水两相流动及其沸腾换热研究    姚秋萍

基于电容层析成像技术的气液两相流特性分析    杜运成

基于γ射线CT及ECT的气液两相流成像系统    辛山

基于Coriolis质量流量计和同轴电导传感器的含油率测量研究    吴东月

鼓泡塔内液相多尺度循环流动结构的研究    黄子宾

气流干燥管内气固两相流动与传热特性的数值模拟研究    金辉

塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟    张战锋

气液两相弹状流在摇摆条件下的运动特性研究    王鸿雁

气液两相流三维自由面流动问题的数学模型研究    邓斌

基于迭代法的电容层析成像图像重建算法    高宝庆

基于最小二乘法的电容层析成像图像重建算法    张立新

板壳式换热器波纹板间流体流动与传热数值模拟    赵力伟

旋流燃烧器中浓淡气固两相流的数值模拟及实验研究    李亚鹏

基于SIMPLE算法的气流干燥耦合场研究与数值仿真    高峰

水泥浆液在小粒径砂石体中注浆理论及模拟实验研究    杨志全

应用旋流器控制并联管组中流量分配的实验研究    罗永浩

锅炉管组集箱静压分布的离散模型    罗永浩,杨世铭

电站锅炉分配集箱系统单相流体流动特性的研究    缪正清,王恩禄,田子平

电站锅炉汇集集箱系统单相流体流动特性的研究    缪正清,田子平,王恩禄

电站锅炉集箱端部轴向引入引出的并联管组系统单相流体流动特性解的统一表达式    缪正清

大型电站锅炉再热器结构优化设计的研究    罗永浩,王孟浩

工业锅炉小孔式给水管和加药管流动特性的研究    缪正清,吴国江

立式自然循环蒸汽发生器的传热特性及其计算    丁训慎 ,巴长喜

基于反传神经网络和压差波动识别气液两相流流型    白博峰,郭烈锦,陈学俊

单个三维气泡运动的直接数值模拟    张淑君,吴锤结,王惠民

非结构网格粘性流动计算研究    成娟

核电蒸汽发生器热工水力稳态特性计算分析研究    姚彦贵

空调配管空间结构的动态仿真与优化    薛玮飞;张智;陈进;杨九铭;刘晓明;

空调配管静态柔性优化设计    陈兴;龙志强;黄玉娟;黄微;

配管的振动    

水道配管的腐蚀与防腐    姚康德,沈宁祥

铁道车辆用配管的加工    门胁义彦,陶勇

室内电配管、盒、线的敷设    宋伟友;

配管进盒方法的改进    牛新渠;

电站配管计算机辅助设计系统的研究    芮晓明;崔彦彬;马志勇;

谈配管施工不当对主体工程的破坏    盛卫方;方晓华;

国内空调行业配管研发中的问题及对策    卢剑伟;

提高轻型商用空调长配管性能的实验探讨    杨恒辉;徐亮;丛丽;

冷冻水变频变流量配管方式及控制策略    黄章星;

高层住宅电气配管施工工艺改进措施    冯宇;

液体食品生产的卫生配管紊流摩擦系数及管件连接方式    叶盛英;贺明书;罗树灿;黄苇;李雁;

促进空调全面繁荣    彦启森;

锅炉配管用超9Cr钢锻造部件的制造    徐志荣

能征善战的管工班    张玉莲 张洪 郭云峰

沟槽配管与传统焊接配管优劣比较    张青 孙耀珍 应先兵

基于ANSYS Workbench的空调配管振动与应力的研究    刘浩友

天然气液化冷箱并联配管的流体均布优化研究    宋钦钦

中央空调配管系统动力学分析及软件开发    韩全

基于虚拟样机技术的变频空调器配管动力学特性仿真分析及优化技术研究    杨磊

复杂工况下空调器配管疲劳可靠性的预测分析及评估    祖玉建