文档介绍：自增压器初始增压过程的研究!
弓燕舞汪荣顺顾安忠
(上海交通大学动力与能源学院上海!"""#")
摘要阐述了低温储罐注液后自增压器的初始启动过程及其设计原理,提出
了设计步骤并进行了试验研究和公式推导。得出了低温液化气储罐自增压器的部分
结构参数对启动过程的影响趋势。
主题词自增压液化气启动
! 前言
低温液化气体(诸如液氮、液氧和液化天然气等)存储容器普遍采用自增压来使存储容
器达到工作压力,即把一部分液化气通过管路引出,经过换热器汽化后再引入液化气储罐的
气相空间,实现增压的目的。利用气液相的密度差,可以使流体能克服管路中的阻力,不断
进入自增压管道,实现自然循环。该方法原理与自然循环锅炉的方式相同。当容器中的压力
达到工作压力后,便可实现传液和传气。液化气储罐自增压系统结构如图$。对于液化气汽
化器的原理和设计,在文献[$]中已经作了阐述。该文主要考虑的是加注过程稳定时的设
计条件,但是在有些特定的情况下,需要考虑液化气的汽化器启动过程,尽量缩短启动时
间,即需要在尽可能短的时间内达到工作压力。所以在这种情况下还需要考虑自增压器的增
压启动时间的要求。本文便是主要在该方面做了计算研究。
" 设计流程图
在自增压器的设计中,有时需要考虑自增压器启动时间,但在设计中通常还会受到自增
压器的材料、结构大小和加工工艺等因素的制约。在本文中,已经确定的条件是:储罐的容
积,充满率,采用水浴式自增压系统,水流量一定,自增压器的管路直径为。则设计
! ! "
计算流程图如图!。
# 自增压器的换热计算
换热器总传热系数# 的计算如下:
$
# $ ($)
$ "" "" "" $
& %& & & ’’
"% "% !# "% ""
本文于年月日收到。弓燕舞,男, 岁,博士研究生。
$ !""$ ( $) !*
图! 自增压示意图图" 计算流程图
对于自增压换热器除管内蒸发段外,各处的换热系数可由公式· 得出。而蒸
! ! !" "# $
发段管内换热系数计算公式可采用下式:
’# &
!$% #$ ( )
!"# % [ ’& ( ) ] &
& #(
式中为流体在管中以蒸气—液体混合物相同的速率流动时的换热系数[&]。
!$%
其中对于盘管,由于换热的增强,其换热系数需要乘一个系数加以修正,于是[
! % ’&
( )] · ,式中为盘管的直径, 为盘管的螺旋圈的直径[)]。
)*+ ’, # ’- !" "# $ ’, ’-
# 自增压器的压阻的计算
[ ]
(’)过冷段和过热段压阻的计算.
) "&
( % # ())
! " ’&
其中为单相流体的摩擦阻力系数, 为管子的长度, 为管子的内径, 为流体的密
" ) ’#
度, " 为流体的速度。
对于光滑管:
/*)’.0 ( )
" % .
*+/*&+
(&)蒸发段压阻的计算
&
) 2 "2
( % # (+)
! 1 " ’&
式中为均匀流动时的气液两相流平均密度, [ ( ) ], 为均匀流动时
#2 #2 % ’# , # 3 & ’- , # 4 "
的气液两相流平均流