LNG空溫式氣化器管束傳熱特性

文章編號：16744764（2018）02009508

收稿日期：20170831

作者簡介：劉珊珊（1990），女，博士生，主要從事城鎮燃氣輸配與能源應用研究，Email：gl2xz@163.com。

焦文玲（通信作者），女，教授，博士生導師，Email：wljiao@163.com。

Received：20170831

Author brief：Liu Shanshan （1990 ）， PhD candidate， main research interests： ， Email： gl2xz@163.com.

Jiao Wenling （corresponding author）， professor， doctorial supervisor， Email： wljiao@163.com.Heat transfer performance of the fin tube bundle of

LNG ambient air vaporizer

Liu Shanshan1， Li Lan2， Jiao Wenling1

（1.School of Municipal & Environmental Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150090， P. R. China；

2.North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co. Ltd， Tianjin 300074， P. R. China）

Abstract：LNG ambient air vaporizer （AAV） composed of fin tube bundle is widely used in small to medium gas stations due to its advantages in energy and economic savings. The heat transfer of the fin tube in the bundle is affected by the adjacent fin tube， which is different with the fin tube in the large space. The heat transfer difference of each fin tube in the bundle is generally neglected during the design process， which results in large error. The heat transfer performance of the fin tube bundle of AAV was investigated. The fluid solid coupled heat transfer of the fin tube bundle was numerically simulated integrally， and the mixture model and Lee model were used to solve the vaporization process of LNG. The heat transfer coefficients of the air side of the different fin tube in the bundle were obtained， and the formula of the heat transfer difference among the fin tube bundle was obtained based on the numerical results. A field test of the LNG ambient air vaporizer was carried out in a LNG gas terminal to validate the formula.

Keywords：LNG； ambient air vaporizer； heat transfer of the bundle； numerical simulation

液化天然氣（LNG）空溫式氣化器以結構簡單、運行費用低廉的優勢廣泛應用于中小型LNG氣化站，該低溫換熱設備以環境空氣為熱源將LNG氣化并加熱至常溫下的氣態天然氣（NG），屬于氣化站內的核心設備[1]?？諟厥綒饣饔啥喔Q直縱向星型翅片管排列組合而成[2]，LNG在翅片管內流動，在溫差的驅動下吸收周圍空氣的熱量，進而氣化、升溫，經調壓、計量、加臭后輸送至燃氣用戶。

由于對空溫式氣化器在實際運行中涉及到的傳熱傳質問題缺乏深刻認識，設計人員多采用傳統的傳熱經驗公式對其傳熱傳質過程進行估算，保證一定的設計余量，導致空溫式汽化器存在造價高、氣化量不足、選型不合理等問題?；谝陨瞎こ虘矛F狀，很多學者對其傳熱性能展開研究。Bernert等[3]分析了空溫式氣化器實際運行中的失敗案例，指出安全運行需要綜合的設計標準和穩固的工程經驗。陳叔平等[4]對空溫式汽化器進行了氣化試驗，認為LNG在管內的傳熱過程經歷液相、氣液兩相及氣相3個傳熱區，并同時考慮氣化過程中翅片管表面結霜，給出了各分區的傳熱計算關聯式[5]。高華偉等[6]、楊聰聰等[7]依據管內氣化三段式分區，建立了各段的天然氣傳熱模型，得到了氣化器的傳熱系數及各段的分布。Jeong等[89]建立了空溫式氣化器的二維數值模型，對翅片管的幾何結構進行了優化。