LNG多温段高效换热系统的多级相变换热技术

先进制造与自动化

IFV（中间介质气化器）具有承载三流体换热，集冷凝与蒸发一体的特殊结构，可解决海水为热源时换热管内结冰的问题，无化石能源消耗，环保节能，广泛应用于海上浮式及陆地接收站、LNG（液化天然气）冷能利用系统等。LNG在管内进行多相流换热，中间流体蒸发段和冷凝段换热特征不断变化，多级相变换热机理过于复杂，诸多不确定因素造成设计计算的困难，试验测试分析是深入掌握其内在换热机理的根本途径。

充装在IFV内的中间流体吸收管内海水热量，发生沸腾形成蒸汽，上升到LNG管外加热管内LNG，经气化过的NG（天然气）从管道进入调温区，与管内海水进行换热，直至NG出口温度调节至设计值。其中，中间流体在LNG管外发生冷凝，液滴在重力作用下滴落回液面，再次被海水加热沸腾，如此循环，系统整体处于动态热平衡。

图1 LNG换热系统

图2 IFV实物图

LNG接收终端、海上浮式储存再气化装置、双燃料船舶空调及冷库系统、汽车空调系统等。

掌握了LNG多温段换热机理，完成了丙烷水平管外凝结和池沸腾换热特性分析；结合强化传热技术开展了IFV强化换热研究试验，将传统IFV的光滑换热管进行表面机械加工处理；沸腾管强化因子可达1.43，冷凝管的强化因子可达1.38，强化换热效果明显；为探究IFV内部复杂换热机理与强化换热规律提供参考依据。