文档介绍：第 26 卷第 9 期
天
然
气
工
业
加工利用与安全环保
LNG 汽车冷能回收系统相似模化分析*
王强1
厉彦忠2
董德发1
( 1. 山东建筑大学制冷研究室
2. 西安交通大学制冷与低温工程研究所)

王强等. L N G 汽车冷能回收系统相似模化分析. 天然气工业, 2006, 26( 9) : 141- 143.

摘
要
在相似理论的指导下, 通过对比分析氮气和天然气的物性, 对液氮模拟液化天然气汽车冷能回收系
统进行了相似模化分析。结果表明, 在 LN G 冷能回收系统各换热器中, 表征氮气与天然气流动与换热的主要准
则
雷诺数准则和普朗特数准则非常接近, 二者偏差均在保持在 5% 以内。在此基础上建立的试验系统测试结
果表明, 液氮模拟 L N G 冷量回收汽车空调系统具有较好的冷量利用性能。氮气流量在 5. 5~ 8. 5 m 3 / h 范围内, 系
统回收冷量满足汽车空调送风温度要求。因而, 作为研究的一个重要步骤, 可以采用安全、便宜的液氮替代液化天
然气, 进行系统冷能回收实验研究。

主题词
液化天然气
汽车
冷能
回收
相似原理
模化分析
液氮

模化研究是科学研究及工程技术领域内的一种理论基础就是相似原理。
常用方法。当已有的准则方程式不适合进行计算或
一、完全相似模化与近似相似模化
者计算的误差超过了允许的范围、当用原型进行实
验不安全或者成本很高而不便或不能用原型进行实
凡发生在几何相似空间中的两个物理现象, 如
验时, 通常都需要采用不同于实物原型尺寸的模型果每一个同名的物理量
i 在任何相对应的空间和相
[ 1]
来研究实际装置中的物理过程。对应的瞬间都各保持一定的比例 C
i 时, 就说这两个

文献[ 2] 建立了基于大温差换热技术的 LNG 多现象为物理
相似
, 其中 C
i 称作物理量
i 的相似倍
级冷能回收汽车空调系统, 并对该系统进行了数值[ 3]
数, 即:
i = C
i
i
( 1)
分析。天然气属于易燃、易爆物品, 用 LN G 进行冷
式中:
i 的右上角码
与
分别表示该物理量属于
能回收试验要求有特制的 LNG 储罐, 对系统排气必第一现象和第二现象。这里相对应的空间和相对应
须进行必要的处理, 防止因燃烧带来的危险, 这就对的瞬间分别指几何相似和时间相似, 二者的表达式
实验条件、试验环境提出了较高的要求。由于实验
是一样的, 只是具有各自的相似倍数 Cl 和 C
。
的目的是看设计系统中的换热器能否在一定的低温

凡是彼此相似的现象必须满足模型与实物中所
条件下工作, 整个流程能否顺利完成、系统运行是否进行的物理现象的单值性条件相似、同名已定准则
可靠因而可以选用一种相对安全且物性相近的物
, 相等。对于文献[ 2] 建立的 LNG 汽车冷能回收空调
质进行模拟实验研究。笔者采用液氮代替液化天然
系统, 换热器及管道中天然气的流动为单相流动, 其
气进行冷能回收模拟试验研究, 这是因为液氮是一
二维流动轴方向上 N-S 方程为:
种常用的低温试验工质, 极易购买、价格便宜;