结霜下空温式深冷翅片管传热特性

摘要

翅片管的传热特性决定着液化天然气(LNG)空温式气化器的气化性能,且管外表面结霜对传热特性的影响不可忽略。以空温式深冷翅片管为研究对象,建立翅片管空气侧传热模型,引入霜层物性参数经验公式,探究霜阻随风温与气化时间的变化规律,采用流体体积函数(VOF)多相流模型捕捉翅片管内气液两相区的流型,模拟分析结霜结露工况下翅片管内流动沸腾传热过程,研究单根翅片管管内外流固耦合传热机理。结果表明:强制通风下,当送风温度为273 K时,翅片管持续气化运行15 000 s,霜层厚度为10.8 mm,天然气出口温度为267.2 K;提高送风温度,有利于翅片管持续稳定运行;管内气相区长度随着送风温度的降低而降低,其占总管长的比例从303 K时的75%降低到了273 K时的35%;随着LNG入口流速的增大,管内流体传热系数提高且提前达到峰值,但达到0.8 m/s时管内出现传热恶化,导致液态天然气气化不完全,需选取合理的入口流速值。