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沉浸式气化器烟气分布器布气性能与多目标参数优化
1
作者 陈宇航 陈金国 +3 位作者 陈炜毅 王康 郑昊 韩昌亮 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3274-3285,共12页
为了实现沉浸式气化器(SCV)烟气分布器高效设计,利用实验与数值模拟相结合的方法,研究了烟气分布器布气性能与多目标参数优化,揭示了烟气分布器场特性、偏流/空流机理及多目标响应面规律。结果表明,由于分流作用,分支管存在明显偏流现象... 为了实现沉浸式气化器(SCV)烟气分布器高效设计,利用实验与数值模拟相结合的方法,研究了烟气分布器布气性能与多目标参数优化,揭示了烟气分布器场特性、偏流/空流机理及多目标响应面规律。结果表明,由于分流作用,分支管存在明显偏流现象,迎风侧烟气速度较大,盲端附近存在局部“低温区”;受变质量流动影响,分支管内烟气轴向速度逐渐降低,轴向压力逐渐增大;上游分支管排气速度不均匀度较低,故布气性能较优;为了保证烟气分布器正常布气,气孔压力应大于临界布气压力;当烟气入口速度为0.05 m/s时,部分分支管出现了空流现象,提出了临界入口速度与分支管临界长径比的预测公式;基于响应面分析方法,发现自变量因素对气孔排气速度不均匀度影响程度由小到大依次为气孔数目、气孔直径及分支管长度。研究结果可为SCV烟气分布器优化设计提供参考。 展开更多
关键词 沉浸式气化器 烟气分布器 多目标参数 优化设计 布气性能
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SCV蛇形换热管内超临界LNG传热特性数值模拟 被引量：11
2
作者 张康 韩昌亮 +2 位作者 任婧杰 周一卉 毕明树 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4788-4795,共8页
LNG沉浸式汽化器在液化天然气接收站应用广泛,管内超临界LNG的传热特性对SCV运行有重要影响,为此,建立了单根蛇形换热管内LNG流动传热过程的数值计算模型。分析了管程压力、热通量、入口速度及物性变化对管内流体温度与局部传热系数的... LNG沉浸式汽化器在液化天然气接收站应用广泛,管内超临界LNG的传热特性对SCV运行有重要影响,为此,建立了单根蛇形换热管内LNG流动传热过程的数值计算模型。分析了管程压力、热通量、入口速度及物性变化对管内流体温度与局部传热系数的影响规律。计算结果表明,局部传热系数沿流动方向呈先增大后减小的趋势,并在准临界点附近达到峰值;由于二次流现象,传热系数在弯管处发生突变。在操作压力范围内,压力越大,局部传热系数峰值越小;热通量越大,局部传热系数峰值越早出现,峰值过后系数下降越快,出现传热恶化现象;而入口速度越大,局部传热系数越大,其峰值出现位置越靠后。该数值模拟结果可为LNG沉浸式汽化器的设计提供参考。 展开更多
关键词 超临界流体 液化天然气 SCV 数值模拟 传热 蛇形换热管
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SCV耦合传热特性实验研究与数值模拟 被引量：9
3
作者 韩昌亮 任婧杰 +2 位作者 王焱庆 董文平 毕明树 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期854-863,共10页
浸没燃烧式汽化器(SCV)是液化天然气(LNG)接收站中一种必不可少的换热设备,主要通过水浴系统作为中间介质实现烟气与LNG之间的热量传递。搭建一套完整的SCV流动换热实验平台,对其内部复杂的传热特性进行研究。可视化实验结果揭示了汽化... 浸没燃烧式汽化器(SCV)是液化天然气(LNG)接收站中一种必不可少的换热设备,主要通过水浴系统作为中间介质实现烟气与LNG之间的热量传递。搭建一套完整的SCV流动换热实验平台,对其内部复杂的传热特性进行研究。可视化实验结果揭示了汽化器内部一些独特的流体动力学现象(局部水浴结冰等),同时通过建立的气液两相混合物与跨临界LNG耦合传热计算模型得到了换热管束内外局部流体温度和局部传热系数分布曲线,并分析了LNG进口压力、LNG入口速度、初始水位高度以及烟气进气量对NG出口温度和水浴温度的影响规律。研究成果能够为SCV国产化设计提供重要参考。 展开更多
关键词 浸没燃烧式汽化器 LNG 实验 流动 传热 水浴温度 数值模拟
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沉浸式汽化器壳程流体传热实验与数值模拟 被引量：4
4
作者 韩昌亮 任婧杰 +2 位作者 董文平 张康 毕明树 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期4095-4103,共9页
沉浸式汽化器广泛应用于LNG接收站调峰系统,其中壳程水浴流动传热特性是影响汽化器换热效率的关键因素。为此,利用可视化实验研究与数值模拟两种手段研究了初始水位高度、烟气进气量和进气温度对水浴传热系数的影响规律。研究结果表明:... 沉浸式汽化器广泛应用于LNG接收站调峰系统,其中壳程水浴流动传热特性是影响汽化器换热效率的关键因素。为此,利用可视化实验研究与数值模拟两种手段研究了初始水位高度、烟气进气量和进气温度对水浴传热系数的影响规律。研究结果表明:壳程水浴能够吸收烟气携带的显热和水蒸汽冷凝释放的潜热,排烟温度与水浴平衡温度基本相当;水浴在大量换热气泡诱导作用下,通过围堰溢流形成的循环水流能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用;初始水位高度和进气量匹配关系影响水浴溢流情况,溢流后水浴传热系数明显增加;燃料量和空气量配比情况影响烟气温度和水浴湍流动能,水浴湍流动能较小时,即使烟气进气温度增加水浴传热系数反而减小。本研究可以为沉浸式汽化器的设计提供参考。 展开更多
关键词 沉浸式汽化器 壳程 烟气 水浴 传热 数值模拟
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浸没燃烧式气化器换热管内跨临界液化天然气的传热特性 被引量：5
5
作者 董文平 任婧杰 +2 位作者 韩昌亮 杜丹 毕明树 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期4378-4384,共7页
浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律... 浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律,获得了入口速度、入口压力和壁面热通量对局部传热系数的影响规律,提出了适用于预测管内跨临界LNG传热特性的量纲为1关联式。结果表明,沿着LNG流动方向,局部流体传热系数先增大后减小,且最大值出现在拟临界温度附近,超临界条件下LNG热物性剧烈变化是引起强化传热的主要原因;在一定范围内,提高入口速度可以有效地强化流体传热能力,局部流体传热系数的最大值主要取决于入口压力,增加壁面热通量会缩短局部流体传热系数达到最大值所需的时间;提出的量纲为1传热关联式平均绝对相对误差为6.53%,且预测值落在±25%相对误差范围内的比例为99.42%。该研究成果可为掌握SCV设计方法和高效运行技术提供参考。 展开更多
关键词 浸没燃烧式气化器 跨临界液化天然气 传热 数值模拟
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竖直圆管内超临界压力低温甲烷传热的数值研究 被引量：7
6
作者 李琳 姜文全 +3 位作者 李婷婷 杨帆 宿诗雨 石杰峰 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2021年第5期66-71,共6页
为了降低超临界压力甲烷管内对流换热的热阻,提高传热过程的稳定性,对竖直管内超临界甲烷的流动与传热过程进行了数值研究,讨论了热流密度、流动方向对流动换热特性的影响,研究了流场、温度场和湍动能变化对传热不稳定性的影响。结果表... 为了降低超临界压力甲烷管内对流换热的热阻,提高传热过程的稳定性,对竖直管内超临界甲烷的流动与传热过程进行了数值研究,讨论了热流密度、流动方向对流动换热特性的影响,研究了流场、温度场和湍动能变化对传热不稳定性的影响。结果表明,竖直管内超临界甲烷的传热存在不稳定传热现象,在高热流密度下,管内壁温度和平均温度具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在低热流密度下,局部对流传热系数具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在相同的热流密度下,向上流动时的传热不稳定性大于向下流动时的传热不稳定性,是由于向上流动的热影响大于向下流动的热影响,产生的类气膜是传热不稳定的主要因素。 展开更多
关键词 超临界压力 甲烷 传热 不稳定性 数值研究
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基于HAZOP方法的CNG长管拖车安全分析与建议措施 被引量：2
7
作者 韩文超 任吉超 +1 位作者 李邦宪 张君鹏 《化工装备技术》 CAS 2018年第2期47-51,共5页
危险与可操作性分析(HAZOP)方法广泛应用于工艺危险分析,但很少应用于针对单一特种设备,特别是移动式压力容器的安全隐患分析。基于HAZOP方法,采用类似间歇过程的分析手段,从装卸、运输等环节对液压子站式压缩天然气(CNG)长管拖车进行分... 危险与可操作性分析(HAZOP)方法广泛应用于工艺危险分析,但很少应用于针对单一特种设备,特别是移动式压力容器的安全隐患分析。基于HAZOP方法,采用类似间歇过程的分析手段,从装卸、运输等环节对液压子站式压缩天然气(CNG)长管拖车进行分析,得到存在高风险的三个问题,且与实际使用情况相吻合。针对问题给出了有效可行的建议措施,并指明未来移动式压力容器安全防护系统的研究重点。 展开更多
关键词 HAZOP 压缩天然气 长管拖车 安全防护系统
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微通道内超临界氮气三维热流场实验与数值模拟 被引量：1
8
作者 韩昌亮 辛镜青 +4 位作者 于广滨 刘俊秀 许麒澳 姚安卡 尹鹏 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期653-662,共10页
利用实验与数值模拟相结合的方法研究了超临界氮气(SCN_(2))三维热流场特性,在用实验数据验证数值方法可靠性基础上,分析了压力(3.6~7 MPa)和质量流速[800~1200 kg/(m^(2)·s)]对SCN_(2)对流传热特性的影响,揭示了微通道圆管不同圆... 利用实验与数值模拟相结合的方法研究了超临界氮气(SCN_(2))三维热流场特性,在用实验数据验证数值方法可靠性基础上,分析了压力(3.6~7 MPa)和质量流速[800~1200 kg/(m^(2)·s)]对SCN_(2)对流传热特性的影响,揭示了微通道圆管不同圆周方向上SCN_(2)热流场规律。结果表明:在低压力和高质量流速下,同一轴向位置处,径向内壁温最大值出现在圆管90°处;质量流速越大,内壁温最大值和对流传热系数最小值由圆管180°向90°处发生了转移;当浮升力系数Gr^(*)/Re^(2)>1时,浮升力有利于强化圆管底部区域流体传热能力;基于获得的数据,提出了一个新的适合预测微通道圆管内SCN_(2)对流传热特性的无量纲换热关联式,预测误差小于20%。研究结果为微通道换热器优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 微通道 超临界氮气 热流场 关联式
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不同结构凹穴微通道内超临界氮气流动与传热特性
9
作者 韩昌亮 黄峄演 徐建全 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期5592-5601,共10页
为了实现微通道换热器表面结构的高效设计,本文将数值模拟和实验手段相结合,以超临界氮气(supercritical nitrogen,SCN_(2))为流体工质,研究了不同凹穴形状(直微通道、圆形、矩形和梯形)和椭圆度对微通道流动与传热特性的影响,揭示了SCN... 为了实现微通道换热器表面结构的高效设计,本文将数值模拟和实验手段相结合,以超临界氮气(supercritical nitrogen,SCN_(2))为流体工质,研究了不同凹穴形状(直微通道、圆形、矩形和梯形)和椭圆度对微通道流动与传热特性的影响,揭示了SCN_(2)高效低阻强化换热机理。结果表明,相比于直微通道,圆形凹穴微通道中轴线上SCN_(2)速度达到稳定值所需入口段距离更短,这是由于凹穴能够促使流体流动/热边界层一直处于破坏与重建的交替状态。圆形凹穴内流体旋涡形状与凹穴几何结构保持一致,其流阻特性和换热性能最优,梯形凹穴微通道次之,矩形凹穴微通道最差。微通道综合性能随着凹穴椭圆度增加呈先升高后降低变化趋势,当椭圆度为1时,其综合性能最优。研究结果对提高微通道换热器设计制造能力具有重要的意义。 展开更多
关键词 微通道 超临界氮气 凹穴 结构 流动与传热
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180°弯管内超临界甲烷非均匀对流传热特性
10
作者 韩昌亮 尹鹏 +4 位作者 韩芳明 贾际 许麒澳 辛镜青 姚安卡 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期30-36,共7页
为了揭示超临界甲烷(S-CH_(4))热交换器的传热机理,针对180°弯管内S-CH_(4)非均匀对流传热特性进行了研究。在验证数值方法可靠性基础上,获得了S-CH_(4)热物性场纵向和径向分布以及迪恩涡变化规律,并对比了弯管和直管换热能力。研... 为了揭示超临界甲烷(S-CH_(4))热交换器的传热机理,针对180°弯管内S-CH_(4)非均匀对流传热特性进行了研究。在验证数值方法可靠性基础上,获得了S-CH_(4)热物性场纵向和径向分布以及迪恩涡变化规律,并对比了弯管和直管换热能力。研究结果表明:受离心力、重力和弯管连续曲率共同影响,弯管纵向截面上S-CH_(4)热物性参数呈现明显的分界线且“非同心圆”分布;弯管内迪恩涡核心位置靠近于内壁;同时,迪恩涡有助于强化S-CH_(4)传热能力,局部弯管传热系数最大值位于内壁附近;当质量通量分别为300 kg/m^(2)·s和600 kg/m^(2)·s时,相比于直管,弯管传热系数增幅分别为18.8%和23.5%。研究结果为S-CH_(4)热交换器优化设计和应用提供了参考依据。 展开更多
关键词 超临界甲烷 非均匀 传热 弯管 迪恩涡
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