路 达 张引弟 吕国政 陈一航 李颖楠 辛 玥 钱昊楠

(长江大学石油工程学院 武汉 430100)

1 引言

根据美国能源情报署预测,自2012 年至2040年,全球能源需求量将提升48%。在能源需求量急速增长的前提下,天然气(NG)由于清洁、环保、高效等优势备受青睐。为满足天然的储存与运输,其常需要被液化,此过程存在大量热交换。因此,研究高效率的换热器对天然气的高效利用具有重要意义。1985 年,由英国Heatric 公司[1]提出的一种新型微通道换热器印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE),采用化学刻蚀和扩散焊接结合的方法制成。由于其耐高压、耐低温和结构紧凑等优点,作为研究超临界LNG 换热过程的换热器具有较高的可行性与研究价值,且常应用于浮式LNG 接收站热交换设备中。

目前,关于PCHE 中超临界流体流动与换热特性的研究工质主要为CO2和N2。Ngo 等[2]采用数值模拟研究了具有不连续S 型翅片PCHE 中超临界CO2的热工水力特性,并说明了翅片角度、翅片宽度等对微通道流动与换热性能的影响。李伟哲等[3]对直通道PCHE 中超临界甲烷加热过程的研究表明,其对流传热系数随温度呈先上升后下降的趋势,峰值出现在准临界点附近。Zhao 等[4]通过实验与数值模拟的方法对超临界氮在PCHE 冷侧的流体进行数值处理,并分析了对流传热系数及范宁摩阻系数的影响因素,如入口压力及质量流量。Bai 等[5]对不同热流密度和操作压力时,正弦波微通道中超临界LNG 的流动和传热特性分析,以得到超临界LNG 在正弦波微通道中的流动和换热机理。……