液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究

粘权鑫; 郭少龙; 方文振; 陶文铨

doi:10.7652/xjtuxb201601011

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液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究

更新时间：2025-07-09

- 液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究
- Numerical Simulation on Liquefied Natural Gas Submerged Combustion Vaporizer
- 西安交通大学学报 2016年50卷第1期页码：67-71+114
- 作者机构：
  
  西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2015-05-04。作者简介: 粘权鑫(1991—),女,硕士生;陶文铨(通信作者),男,教授,博士生导师,中国科学院院士。基金项目: 国家自然科学基金资助项目(2013CB228304)
- DOI：10.7652/xjtuxb201601011
  中图分类号： TK124
- 网络首发：2016-01-10，
  
  纸质出版：2016
- 稿件说明：
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粘权鑫, 郭少龙, 方文振, 等. 液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究[J]. 西安交通大学学报, 2016,50(1):67-71+114.

Numerical Simulation on Liquefied Natural Gas Submerged Combustion Vaporizer[J]. 2016, 50(1): 67-71+114.
粘权鑫, 郭少龙, 方文振, 等. 液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究[J]. 西安交通大学学报, 2016,50(1):67-71+114. DOI： 10.7652/xjtuxb201601011.

Numerical Simulation on Liquefied Natural Gas Submerged Combustion Vaporizer[J]. 2016, 50(1): 67-71+114. DOI： 10.7652/xjtuxb201601011.

摘要

为了考察在一定设计尺寸下液化天然气(LNG)浸没燃烧式气化系统的天然气出口温度能否达到生产要求

建立了对整个浸没燃烧式气化器(包含燃烧室、下气管和LNG换热器3部分)中一系列流动和传热的数值计算模型。在燃烧室中

采用灰气体加权和模型(WSGGM)计算烟气的吸收系数

利用DO模型求解辐射传递方程

并在考虑对流和辐射的混合传热作用下计算出火焰罩的壁面温度以及烟气、二次空气出口的平均温度; 在LNG换热器中

对流体物性剧烈变化的管程进行分段处理并采用两相流体模型来模拟壳程中气液两相的流动和传热过程

在分别获得管壳两侧的平均传热系数后用以计算总的换热系数。所获得的管程和壳程对流换热系数和关联式与已有的文献值符合良好。壳程入口气体温度在500～700 ℃的范围内变动时

壳程出口气体温度与壳程水浴平均温度略微升高

同时壳程水浴湍动能降低

换热系数稍有减小。模拟获得的天然气出口温度可维持在15 ℃左右

能满足生产需要。

Abstract

To predict the natural gas outlet temperature of a liquefied natural gas(LNG)submerged combustion vaporizer(SCV)

this paper establishes a complete model for the numerical computation of the fluid flow and heat transfer in the whole SCV system

including the combustion chamber

down comer and LNG heat exchanger. For the combustion chamber

weighted-sum gray gas model(WSGGM)is used to calculate the gas absorption coefficient and DO model is used to solve RTE. The flow and heat transfer behavior is then obtained considering radiation and convection. For the LNG heat exchanger

a segmentation treatment is used for the coiled tube because of the drastically changing fluid properties. The two-phase fluid model is used to deal with the gas-liquid two-phase flow and heat transfer process for the shell-side and the total heat transfer coefficient is then calculated. The tube-side and shell-side heat transfer coefficients are well consistent with the results of previous studies. When the shell-side inlet gas temperature varies within the range of 500-700 ℃

the outlet gas temperature and the average water bath temperature slightly increase and the turbulent kinetic energy and heat transfer coefficient slightly decrease. Under the practical operation conditions

the LNG outlet temperature maintains at 15 ℃ or so

which can meet the production requirement.

关键词

Keywords

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