吴志勇， 刘 洋， 高 阳， 蔡伟华， 姜益强

(1.辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；3.哈尔滨工业大学 市政与环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

绕管式换热器壳侧沸腾模拟时的时间松弛参数研究

吴志勇1， 刘 洋1， 高 阳1， 蔡伟华2， 姜益强3

(1.辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；3.哈尔滨工业大学 市政与环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

利用ANSYS Fluent模拟软件下的流体体积(VOF)模型，对液化天然气用绕管式换热器壳侧沸腾过程进行数值模拟，针对控制壳侧沸腾强度的时间松弛参数取值问题展开研究，提出采用汽化当量法确定时间松弛参数。结果表明，壳侧制冷剂为乙烷、丙烷时的时间松弛参数为3 s-1，并由沸腾换热模拟偏差得到验证。汽化当量法可用于各种沸腾仿真计算，对准确模拟传质过程具有使用价值。

天然气液化； VOF模型； 沸腾传质； 汽化当量法； 汽相体积分数

1 绕管式换热器介绍

绕管式换热器作为一种特殊类型的换热设备广泛应用于天然气液化工艺，其特点是结构紧凑、耐低温、抗高压以及多种介质可以同时换热。这种换热器是由许多小管径换热管以螺旋形状分层缠绕在换热器芯筒上而制成的，相邻两层换热管的旋向相反，层间采用隔条保持间距[1-2]。绕管式换热器内部结构见图1[3]。

对于天然气液化工艺，壳侧烷烃制冷剂首先进入管侧进行过冷，天然气与需要过冷的制冷剂在不同的换热管内形成管侧多股流，并一同向上流动。……