本書主要針對空溫式翅片管氣化器的表面結(jié)霜及優(yōu)化設計問題，從翅片管表面結(jié)霜、翅片管外空氣側(cè)換熱、翅片管內(nèi)低溫介質(zhì)換熱、管內(nèi)外耦合工況下的整體傳熱分析及優(yōu)化設計五個方面，層層遞進闡明了空溫式氣化器傳熱特點，在借助分形理論探討表面結(jié)霜生長機理及對氣化器換熱性能影響的基礎上，論述了不同工況下空溫式翅片管氣化器的傳熱設計計算方法。同時以實際運行的某一LNG 空溫式氣化器為例進行了設計計算，說明結(jié)霜對空溫式翅片管氣化器換熱設計的影響，并對翅片管表面有效的抑霜/除霜方法進行了初步探討。全書共5章，包括空溫式翅片管氣化器概述、氣化器表面結(jié)霜傳熱傳質(zhì)分析、翅片管外空氣側(cè)換熱、翅片管內(nèi)低溫液體側(cè)換熱和空溫式翅片管氣化器傳熱分析及設計計算；每章參考文獻詳盡，可供讀者深入學習時參考。
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目錄
前言
第1章 空溫式翅片管氣化器概述1
1.1 低溫液體及其應用1
1.1.1 液化天然氣1
1.1.2 液氮3
1.1.3 液氧4
1.1.4 液氬4
1.1.5 液氫5
1.1.6 液態(tài)二氧化碳6
1.2 低溫液體氣化6
1.2.1 氣化定義6
1.2.2 氣化工藝及設備7
1.3 氣化器分類及簡介8
1.3.1 按加熱熱源分類8
1.3.2 按使用方式分類20
1.3.3 按氣化量分類20
1.3.4 按結(jié)構(gòu)分類20
1.4 空溫式翅片管氣化器簡介21
1.4.1 翅片管換熱器概述21
1.4.2 空溫式翅片管氣化器23
參考文獻26
第2章 空溫式翅片管氣化器表面結(jié)霜傳熱傳質(zhì)分析28
2.1 氣化器結(jié)霜概述28
2.1.1 霜生長及物性研究現(xiàn)狀28
2.1.2 結(jié)霜對氣化器換熱性能的影響30
2.1.3 分形理論在多孔介質(zhì)研究中的應用現(xiàn)狀31
2.2 霜生長機理35
2.2.1 霜晶體成核的驅(qū)動力分析35
2.2.2 成核的臨界半徑37
2.3 結(jié)霜分形特性39
2.3.1 霜晶體分形特征的判定準則及分形維數(shù)39
2.3.2 霜層生長實驗圖像采集41
2.3.3 霜層具有分形特征的判斷48
2.3.4 分形維數(shù)變化規(guī)律及其分析50
2.4 霜層生長模型及數(shù)值模擬51
2.4.1 DLA模型簡介51
2.4.2 霜層生長模型52
2.4.3 結(jié)果對比分析54
2.5 霜層導熱系數(shù)58
2.5.1 孔隙面積分布分形維數(shù)59
2.5.2 霜層孔隙率60
2.5.3 霜層密度61
2.5.4 霜層結(jié)構(gòu)的導熱模型61
2.5.5 霜層導熱系數(shù)的計算63
2.5.6 與其他模型的對比64
2.6 霜層內(nèi)的傳熱及傳質(zhì)分析65
2.6.1 熱傳遞66
2.6.2 質(zhì)傳遞67
參考文獻67
第3章 空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱73
3.1 空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱概述73
3.2 空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱數(shù)值模擬74
3.2.1 翅片管幾何模型建立74
3.2.2 基本假設75
3.2.3 流動及傳熱控制方程75
3.2.4 介質(zhì)物性選擇76
3.2.5 湍流模型選擇78
3.2.6 計算網(wǎng)格劃分78
3.2.7 邊界條件設定80
3.2.8 控制方程離散80
3.2.9 數(shù)值迭代方法81
3.2.10 收斂準則及計算情況81
3.3 空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱數(shù)值模擬結(jié)果及分析82
3.3.1 壁溫對翅片管表面速度場與溫度場的影響82
3.3.2 翅片管長對翅片管表面速度場與溫度場的影響83
3.3.3 翅片高度及厚度對翅片管表面空氣側(cè)換熱的影響84
3.3.4 翅片個數(shù)對翅片管表面空氣側(cè)換熱的影響85
3.3.5 努塞特數(shù)計算關聯(lián)式擬合86
3.4 流固耦合作用下空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱數(shù)值模擬87
3.4.1 流動及傳熱基本控制方程87
3.4.2 翅片管計算模型建立88
3.4.3 計算網(wǎng)格劃分89
3.4.4 介質(zhì)物性選擇90
3.4.5 湍流模型選擇93
3.4.6 邊界條件設定95
3.4.7 算法及控制方程離散96
3.4.8 收斂準則及計算情況97
3.4.9 數(shù)值模擬結(jié)果及分析97
3.5 結(jié)霜工況下空溫式翅片管氣化器空氣側(cè)換熱概述102
3.5.1 霜層表面與空氣間換熱102
3.5.2 翅片管表面霜層的導熱103
3.6 結(jié)霜工況下空溫式翅片管氣化器表面氣流流動換熱特性實驗104
3.6.1 實驗裝置104
3.6.2 實驗方法105
3.6.3 實驗結(jié)果分析106
參考文獻111
第4章 空溫式翅片管氣化器低溫液體側(cè)換熱112
4.1 單相流體對流換熱概述112
4.2 氣液兩相區(qū)沸騰換熱概述112
4.2.1 多相流理論模型簡介112
4.2.2 兩相流特性理論113
4.2.3 翅片管內(nèi)低溫液體流動沸騰換熱數(shù)值計算119
4.3 翅片管內(nèi)低溫液體側(cè)流體流動換熱數(shù)值模擬128
4.3.1 基本控制方程128
4.3.2 湍流模型129
4.3.3 多相流模型及選擇原則130
4.3.4 氣液相變模型135
4.3.5 求解方法136
4.4 翅片管內(nèi)低溫液體側(cè)流體流動換熱數(shù)值模擬結(jié)果及分析137
4.5 翅片管內(nèi)流體流動換熱實驗144
4.5.1 實驗裝置144
4.5.2 實驗方法144
4.5.3 實驗結(jié)果分析146
參考文獻150
第5章 空溫式翅片管氣化器傳熱分析及設計計算153
5.1 空溫式翅片管氣化器整體傳熱傳質(zhì)分析153
5.2 單液相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算154
5.2.1 無霜工況下單液相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算154
5.2.2 結(jié)霜工況下單液相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算161
5.3 氣液兩相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算165
5.3.1 無霜工況下氣液兩相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算165
5.3.2 結(jié)霜工況下氣液兩相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算170
5.4 單氣相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算172
5.4.1 無霜工況下單氣相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算172
5.4.2 結(jié)霜工況下單氣相區(qū)翅片管傳熱分析及設計計算176
5.5 氣體加熱器設計計算實例178
5.5.1 設計計算初始條件178
5.5.2 翅片管結(jié)構(gòu)尺寸及各參數(shù)計算179
5.5.3 無霜工況下氣體加熱器設計計算180
5.5.4 結(jié)霜工況下氣體加熱器設計計算185
5.5.5 結(jié)果分析與討論188
5.6 LNG空溫式氣化器設計計算實例190
5.6.1 設計計算初始條件190
5.6.2 翅片管結(jié)構(gòu)尺寸及各參數(shù)計算191
5.6.3 計算分區(qū)192
5.6.4 單液相區(qū)具體計算193
5.6.5 氣液兩相區(qū)具體計算196
5.6.6 單氣相區(qū)具體計算198
5.6.7 計算結(jié)果分析200
5.7 空溫式翅片管氣化器抑霜結(jié)構(gòu)設計201
5.7.1 空溫式翅片管氣化器抑霜方法201
5.7.2 基于抑霜方法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計203
參考文獻205
附錄A.208
A.1 網(wǎng)格劃分程序208
A.2 自動計算及數(shù)據(jù)提取程序1213
A.3 自動計算及數(shù)據(jù)提取程序2214
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