CN110822976A - 一种开架式海水气化器用传热管 - Google Patents

一种开架式海水气化器用传热管 Download PDF

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潘杰
窦金宝
李冉
白俊华
唐凌虹
吴刚
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element

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Abstract

一种开架式海水气化器用传热管，包括外管，外管外壁设有类三角形翅片，外管内设有内管，外管内侧壁与内管外侧壁形成的环形通道内设有螺旋形肋片，内管管壁上设有导流孔，内管中设有十字形螺旋纽带；当LNG进入传热管时，一部分进入环形通道，另一部分进入内管；进入环形通道的LNG首先受到传热管外侧海水加热气化，在流动过程中环形通道流通面积逐渐增大，内管流通面积逐渐减小，内管中LNG通过导流孔不断进入环形通道并气化，使得环形通道中NG温度增速趋缓，强化了环形通道中NG与海水的换热，同时避免了由于环形通道入口LNG流量过大导致的传热管外侧严重结冰；本发明具有结构简单紧凑、安装使用方便、传热效率高、环保节能及适用范围广的优点。

Description

一种开架式海水气化器用传热管
技术领域
本发明涉及一种传热管，特别涉及一种开架式海水气化器用传热管。
背景技术
随着社会经济的快速发展，我国对能源的需求持续增长，引起的环境污染也日益严重。LNG作为能够满足我国可持续发展要求的低碳清洁能源，具有广阔的发展前景。气化器是LNG接收终端和LNG气化站的核心设备，其作用是将-163℃的LNG转化为常温气体，提供给用户使用。开架式气化器一般采用海水作为LNG气化热源，其结构简单、运作成本低、负荷范围宽、操作和维护方便，作为基本负荷型LNG气化器，被广泛应用于大型LNG接收终端。
传热管是开架式气化器的基本换热单元。将多个传热管板状排列，两端由集气管或集液管焊接形成板型管束，再由若干个板型管束组成开架式气化器。气化器顶部装有海水喷淋装置，海水在板型传热管束外侧以液膜的形式依靠重力自上而下流动，将热量传递给传热管内向上流动的LNG，使其加热并气化。在运行过程中，由于LNG温度过低，使得海水温度急剧下降，因此板型传热管束下部外表面会出现严重的结冰现象。超级开架式气化器传热管气化段采用的双层套管结构虽然能够有效抑制管外结冰，但却增加了管内传热热阻，使得气化段上部LNG气化效率降低。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种开架式海水气化器用传热管，通过沿流体流动方向逐渐缩小开架式气化器传热管的内外管流通面积比和LNG流量分配比，以及外管内侧螺旋形肋片的旋流作用，有效强化管内传热并抑制管外侧海水结冰、提高LNG气化效率和降低气化器能耗，具有结构简单紧凑、安装使用方便、传热效率高、环保节能及适用范围广的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种开架式海水气化器用传热管，包括外管2，所述外管2外壁设置有类三角形翅片1，外管2内设置有内管4，外管2内侧壁与内管4外侧壁形成的环形通道内设置有螺旋形肋片3，所述内管4管壁上设置有导流孔5，内管4中设置有十字形螺旋纽带6。
所述外管2与内管4等长，管长3m-6m。
所述内管4的直径沿流体流动方向渐缩。
所述内管4直径渐缩至初始直径的三分之一。
所述十字形螺旋纽带6随内管4相应渐缩。
所述十字形螺旋纽带6的螺旋角度为40°-50°。
所述螺旋形肋片3的螺旋角度为40°-50°，沿内管4周向按每周3-5个，均匀分布。
所述导流孔5沿内管4周向按每周3-5个，均匀分布。
所述导流孔5直径3mm-6mm，其轴线方向与螺旋形肋片3的螺旋方向一致。
本发明通过在外管2外壁面布置有类三角形翅片1，增加了外管2外壁的换热面积，使海水在外管2外壁面的液膜分布更均匀，增强了外管2和海水间的降膜对流传热效率；设置外管2、内管4及内外管之间形成的环形通道，使LNG进入传热管时分流，一部分进入内外管之间的环形通道，另一部分进入内管4；通过内管4管径渐缩及设置导流孔5，使进入环形通道的LNG首先受到管外侧海水加热气化，在流动过程中环形通道流通面积逐渐增大，内管4流通面积逐渐减小，内管4中LNG通过导流孔5不断进入环形通道并气化，使得环形通道中NG温度增速趋缓，一方面强化了环形通道中NG与海水的换热，另一方面避免了由于环形通道入口LNG流量过大导致的传热管外侧严重结冰；外管2内侧螺旋形肋片3的设置，强化了内外管间环形通道中LNG/NG的对流传热，同时支撑固定内管4；内管4中设置十字形螺旋纽带6，利用旋流作用能够提高湍流强度和削弱边界层厚度，使得内管内LNG对流传热增强，有利于提高换热效率；具有结构简单紧凑、安装使用方便、传热效率高、环保节能及适用范围广的优点。
附图说明
图1为本发明传热管入口端面结构图。
图2为本发明传热管剖面结构图。
图3为本发明外管外结构图。
图4为本发明内管结构图。
图5为本发明的十字形螺旋纽带结构图。
图中：1、类三角形翅片；2、外管；3、螺旋形肋片；4、内管；5、导流孔；6、十字形螺旋纽带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理与工作原理做进一步的描述。
参见图1、图2，一种开架式海水气化器用传热管，包括外管2，所述外管2外壁设置有类三角形翅片1，用于强化海水侧降膜对流传热，外管2内设置有内管4，外管2内侧壁与内管4外侧壁形成的环形通道内设置有螺旋形肋片3，所述外管2与内管4通过螺旋形肋片3固定连接，能够强化内外管间环形通道内LNG/NG的对流传热并支撑和固定内管，所述内管4管壁上设置有导流孔5，可连通内外管，实现内外管流体间的质量传递，内管4中设置有十字形螺旋纽带6，强化管内LNG的对流传热。
所述外管2与内管4等长，管长3m-6m。
所述内管4直径沿流体流动方向渐缩，强化了环形通道中NG与海水的换热，避免了由于环形通道入口LNG流量过大导致的传热管外侧严重结冰。
所述内管4直径渐缩至初始直径的三分之一。
参见图5，所述十字形螺旋纽带6随内管4相应渐缩。
所述十字形螺旋纽带6的螺旋角度为40°-50°。
所述螺旋形肋片3的螺旋角度为40°-50°，沿内管4周向按每周3-5个，均匀分布。
参见图4，所述导流孔5沿内管4周向按每周3-5个，均匀分布。
所述导流孔5的直径为3mm-6mm，其轴线方向与螺旋形肋片3的螺旋方向一致。
本发明的工作原理为：
当LNG进入传热管时，一部分进入内外管之间的环形通道，另一部分进入内管4。进入环形通道的LNG首先受到传热管外侧海水加热气化，在流动过程中环形通道流通面积逐渐增大，内管4流通面积逐渐减小，内管4中LNG通过导流孔5不断进入环形通道并气化，使得环形通道中NG温度增速趋缓，一方面强化了环形通道中NG与海水的换热，另一方面避免了由于环形通道入口LNG流量过大导致的传热管外侧严重结冰。外管2内侧螺旋形肋片3强化了内外管间环形通道中LNG/NG的对流传热；内管4中十字形螺旋纽带6的存在使得管内LNG对流传热增强，有利于提高换热效率。
显然，以上具体实施方式中实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种开架式海水气化器用传热管，包括外管(2)，其特征在于：所述外管(2)外壁设置有类三角形翅片(1)，外管(2)内设置有内管(4)，外管(2)内侧壁与内管(4)外侧壁形成的环形通道内设置有螺旋形肋片(3)，所述内管(4)管壁上设置有导流孔(5)，内管(4)中设置有十字形螺旋纽带(6)。
2.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述外管(2)与内管(4)等长，管长3m-6m。
3.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述内管(4)的直径沿流体流动方向渐缩。
4.根据权利要求3所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述内管(4)直径渐缩至初始直径的三分之一。
5.根据权利要求1和3所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述十字形螺旋纽带(6)随内管(4)相应渐缩。
6.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述十字形螺旋纽带(6)的螺旋角度为40°-50°。
7.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述螺旋形肋片(3)的螺旋角度为40°-50°，沿内管(4)周向按每周3-5个，均匀分布。
8.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述导流孔(5)沿内管(4)周向按每周3-5个，均匀分布。
9.根据权利要求1所述的一种开架式海水气化器用传热管，其特征在于：所述导流孔(5)的直径为3mm-6mm，其轴线方向与螺旋形肋片(3)的螺旋方向一致。
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