[發明專利]一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置

有效

• 申請號: 201810759781.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109001246B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李玉星;孫崇正;韓輝;朱建魯;王少煒;劉亮;顧興遠;王國聰;周慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N25/12
• 分類號: G01N25/12;G01N21/84
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置，包括半圓管體，半圓管體的上、下兩端對應分別設置有上端蓋和下端蓋；半圓管體的軸向兩壁側固定有柵板；半圓管體的外側罩有可視化外殼；半圓管體、上端蓋、下端蓋和柵板以及可視化外殼共同圍成一個可視化密閉空間；在可視化密閉空間內，柵板上靠近中上部依次設置有包圍半圓管體的測試盤管、導流裝置和液相均布器以及氣相均布器；液相均布器和氣相均布器位于可視化密閉空間外對應分別連接有液相進口和氣相進口。本發明結構緊湊、占地面積小等優點，貼近真實繞管式換熱器內部結構構造，可觀測海況下FLNG繞管式換熱器內部流動狀態，測試內部溫度與壓力變化情況。

技術領域

本發明涉及FLNG繞管式換熱器技術領域，尤其涉及一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置。

背景技術

液化天然氣浮式生產儲卸裝置(LNG-FPSO)是一種新型的深海和邊際氣田開發技術，集液化天然氣的生產、儲存與卸載于一身，簡化了深海和邊際氣田的開發過程，具有成本低、建造周期短、資金回收快等優點。該技術目前已成為海洋工程界的研究熱點，處于設計和建造階段的FLNG裝置多達16個。

主低溫換熱器是FLNG生產裝置中最重要的換熱設備，是液化過程中能量損失的主要來源。繞管式換熱器因結構緊湊、操作范圍大、易于大型化等優點逐漸成為大型陸上和浮式天然氣液化裝置的首選主低溫換熱器。APCI使用的C3/MR液化工藝與Linde使用的MFR液化工藝都采用了繞管式換熱器作為主低溫換熱器。繞管式換熱器屬于降膜式蒸發換熱器，主要通過液膜在管外的氣化來實現與管內介質換熱，由于液膜的厚度遠小于管道的直徑，傳熱過程中的熱邊界層較薄，因此相較于浸沒式換熱器，降膜式蒸發換熱器具有傳熱系數高、冷劑充灌量少、能耗低、換熱器體積緊湊等優點。但相較于管內流動，由于沒有管壁約束，降膜流動本身具有不穩定性，在不同的流動條件下，管間的液膜流型和管壁的液膜分布特性不同，而降膜流動特性直接影響換熱器換熱與壓降性能。目前繞管式換熱器殼側降膜流動流型劃分過于粗糙，換熱與壓降關聯式中未考慮流型影響因素；且受海況影響，FLNG繞管式換熱器殼側會存在液體偏流進而導致換熱不充分，影響液化工藝的性能指標。因此,需要一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置，其具有結構緊湊、占地面積小等優點，貼近真實繞管式換熱器內部結構構造，可觀測海況下FLNG繞管式換熱器內部流動狀態，測試內部溫度與壓力變化情況。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種FLNG繞管式換熱器流動與傳熱特性研究的試驗裝置，包括半圓管體，所述半圓管體的上、下兩端對應分別設置有上端蓋和下端蓋；所述半圓管體的軸向兩壁側固定有柵板；所述半圓管體的外側罩有可視化外殼；所述半圓管體、上端蓋、下端蓋和柵板以及可視化外殼共同圍成一個可視化密閉空間；在所述可視化密閉空間內，所述柵板上靠近中上部依次設置有包圍半圓管體的測試盤管、導流裝置和液相均布器以及氣相均布器；所述液相均布器和氣相均布器位于可視化密閉空間外對應分別連接有液相進口和氣相進口。

優選地，所述液相均布器包括液相一級均布器和液相二級均布器；所述液相一級均布器與氣相均布器結構相同均呈半環形管狀結構且其上分別設置有向下的導流孔；所述液相二級均布器也設置有向下的導流孔且罩于液相一級均布器外。

優選地，所述液相二級均布器罩于液相一級均布器外的上部為圓弧結構。

優選地，所述導流裝置的下部設置有多個獨立扇片，每個扇片對應位于其上面的液相二級均布器一個導流孔。

優選地，所述導流裝置的下部設置有一個連續扇片。

優選地，所述柵板上設置有用于固定測試盤管、導流裝置和液相均布器以及氣相均布器的安裝孔。