一种带有中间传热介质的气化器设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有中间传热介质的气化器设计方法。该设备应用于气化器领域，以解决现有技术中粗犷地估计换热管数量降低了中间传热介质的气化器IFV的换热效果的缺陷。该方法包括：根据E1换热器预设的换热管数获得E1换热器的换热面积，根据E1换热器的换热面积通过递归方法获得E1换热器的所需的换热管数；根据E2换热器预设的换热管数获得E2换热器的换热面积，根据E2换热器的换热面积通过递归方法获得E2换热器的所需的换热管数；根据E3换热器预设的换热管数获得E3换热器的换热面积，根据E3换热器的换热面积通过递归方法获得E3换热器的所需的换热管数。本发明主要适用于带有中间传热介质的气化器。
【专利说明】一种带有中间传热介质的气化器设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气化器领域，尤其涉及一种带有中间传热介质的气化器设计方法。
【背景技术】
[0002] 带有中间传热介质的气化器（IntermediateFluidVaporizer,简称IFV气化器） 通过使用诸如丙烷等中间传热介质加热和气化诸如液化天然气(简称LNG)等低温液体，是 LNG港口接收站中的重要设备，通常包括中间介质气化器（El)、LNG气化器（E2)和天然气 (简称NG)调温器（E3)。IFV气化器的换热效果和换热管的数量有很大关系，但是目前还没 有相应的设计换热管的数量的方法，都是根据应用场景粗犷地估计换热管数量，降低了IFV 气化器的换热效果，难以满足实际换热的需求。
[0003]
【发明内容】
本发明提供一种带有中间传热介质的气化器设计方法，可有效克服现有技术中粗犷地 估计换热管数量降低了IFV气化器的换热效果的缺陷。
[0004] 本发明的第一方面提供一种带有中间传热介质的气化器设计方法，包括：根据El 换热器预设的换热管数获得El换热器的换热面积，根据所述El换热器的换热面积通过递 归方法获得所述El换热器的所需的换热管数；根据E2换热器预设的换热管数获得E2换热 器的换热面积，根据所述E2换热器的换热面积通过递归方法获得所述E2换热器的所需的 换热管数；根据E3换热器预设的换热管数获得E3换热器的换热面积，根据所述E3换热器 的换热面积通过递归方法获得所述E3换热器的所需的换热管数。
[0005] 根据第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述根据El换热器预设的换热管数 获得El换热器的换热面积，包括：根据液化天然气LNG的总流量和物性参数，获得所述LNG 的总换热量；根据获得所述LNG的总换热量，获得海水的流量，从而获得El换热器中海水释 放的热量；根据El换热器预设的换热管数和所述El换热器中海水释放的热量获得换热管 的热流密度，根据所述热流密度获得管外换热系数；根据海水的物性参数和进出口条件，获 得管内换热系数；根据所述管内换热系数和所述管外换热系数获得传热系数；根据El换热 器换热量和所述传热系数，获得El换热器的换热面积。
[0006] 根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式 中，所述根据所述El换热器的换热面积通过递归方法获得所述El换热器的所需的换热管 数，包括：根据获得所述El换热器的换热面积，获得对应的El换热器的换热管数；将获得 的所述对应的El换热器的换热管数与所述El换热器预设的换热管数进行比较，如果满足 条件，则判定所述El换热器预设的换热管数为所述El换热器的所需的换热管数；如果不满 足条件，则将获得的所述对应的El换热器的换热管数代入El换热器预设的换热管数进行 递归运算。
[0007] 根据第一方面，在第三种可能的实现方式中，根据E2换热器预设的换热管数获得 E2换热器的换热面积，包括：获得液化天然气LNG从El换热器的出口温度；根据所述液化 天然气的出口温度，将每个换热管分为多个分段，根据LNG入口流量和E2换热器预设的换 热管数数获得每个分段的管内LNG流速，根据所述每个分段的管内LNG流速获得每个分段 的雷诺数，根据所述每个分段的雷诺数获得每个分段的管内LNG换热系数；根据中间传热 介质的物性库获得每个分段的管外中间传热介质换热系数；根据所述每个分段的管内LNG 换热系数和所述每个分段的管外中间传热介质换热系数获得每个分段的传热系数；根据每 个分段的换热量、每个分段的换热温差、每个分段的传热系数获得换热面积。
[0008] 根据第一方面或第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式 中，根据所述E2换热器的换热面积通过递归方法获得所述E2换热器的所需的换热管数，包 括：根据获得所述E2换热器的换热面积，获得对应的E2换热器的换热管数；将获得的所述 对应的E2换热器的换热管数与E2换热器预设的换热管数进行比较，如果满足条件，则判定 E2换热器预设的换热管为E2换热器的所需的换热管数；如果不满足条件，则将获得的所述 对应的E2换热器的换热管数代入E2换热器预设的换热管数，进行递归运算。
[0009] 根据第一方面，在第五种可能的实现方式中，根据E3换热器预设的换热管数获得 E3换热器的换热面积，包括：根据E3换热器的进口温度和出口温度，将每个换热管分为多 个分段，根据天然气物性参数获得E3换热器进口流速，根据所述E3换热器进口流速获得每 个分段的换热管外NG流速，根据所述每个分段的换热管外NG流速获得每个分段的雷诺 数，根据所述每个分段的雷诺数获得每个分段管外NG换热系数；根据海水雷诺数获得每个 分段的管内换热系数；根据所述每个分段管外NG换热系数和所述每个分段的管内换热系 数获得每个分段的传热系数；根据每个分段的换热量、每个分段的平均温差、每个分段的传 热系数获得每个分段的换热面积，根据每个分段的换热面积之和获得E3换热器的换热面 积。
[0010] 根据第一方面或第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式 中，所述根据所述E3换热器的换热面积通过递归方法获得所述E3换热器的所需的换热管 数，包括：根据获得所述E3换热器的换热面积，获得对应的E3换热器的换热管数；将获得 的所述对应的E3换热器的换热管数与E3换热器预设的换热管数进行比较，如果满足条件， 则判定E3换热器预设的换热管为E3换热器的所需的换热管数；如果不满足条件，则将获得 的所述对应的E3换热器的换热管数代入E3换热器预设的换热管数，进行递归运算。
[0011] 本发明提供的带有中间传热介质的气化器设计方法，通过预设的换热管数获得换 热器的换热面积，根据换热面积通过递归方法获得换热器的所需的换热管数，提高了气化 器的加热效果和效率。
[0012]
【专利附图】
【附图说明】 图1为本发明实施例的带有中间传热介质的气化器的结构原理图； 图2为本发明实施例提供的带有中间传热介质的气化器设计方法的流程示意图。
[0013]
【具体实施方式】
[0014] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015] 本发明提供了一种带有中间传热介质的气化器设计方法，下面将以具体的实例对 本发明进行说明。
[0016]IFV气化器可分为三个部分，参考图1所示，即由中间介质气化器（El)、LNG气 化器（E2 )和NG调温器（E3 )三段管壳式换热器叠加组成。在中间介质气化器中， 即El换热器，用海水（管程）加热壳层中的中间传热介质，加热气化后的中间传热介质 在LNG气化器中，即E2换热器，与管程中的LNG进行热交换，LNG受热气化，而中间传热介 质则被冷凝。在NG调温器中，即E3换热器，用管程中的海水加热NG，使输出的天然气温度 达到要求，而中间传热介质始终进行气一液态的闭式循环，运行过程中无需添加。
[0017] 图2为本发明实施例提供的带有中间传热介质的气化器设计方法的流程示意图。 如图1所示，该气化器设计方法，包括以下步骤： 10、根据El换热器预设的换热管数获得El换热器的换热面积，根据换热面积通过递归 方法获得El换热器的所需的换热管数。
[0018] 20、根据E2换热器预设的换热管数获得E2换热器的换热面积，根据换热面积通过 递归方法获得E2气化器的所需的换热管数。
[0019] 30、根据E3换热器预设的换热管数获得E3换热器的换热面积，根据换热面积通过 递归方法获得E3换热器的所需的换热管数。
[0020] 带有中间传热介质的气化器通常包括El换热器、E2换热器和E3换热器，因此需 要分别设计El、E2和E3换热器的换热管数。下面对El、E2和E3换热器的换热管数设计过 程进行详细说明。
[0021] (I)El换热器的换热管数设计 El换热器的换热管数设计可以包括以下步骤： 101、根据液化天然气LNG的总流量和物性参数，获得LNG的总换热量。
[0022] 具体地，首先，根据LNG进口温度Tlngl和LNG进口压力Plng调用LNG物性参数，艮P 分别调用甲烷、乙烷、丙烷物性，查出其对应焓值氏、H2、H3，然后利用其组分比，公式加权求 出LNG进口焓值Hlngl，如公式1。
[0023] Hhgl = ^1H1+ ^2H2+^3H3 (1) 其次，根据LNG出口温度Tlng3和LNG进口压力Plng，调用LNG物性参数，即分别调用甲 烷、乙烷、丙烷物性，查出其对应焓值H4、H5、H6，然后利用其组分比，公式加权求出LNG出口 焓值Hlng3，如公式2。
[0024] HltgJ = + + (2 ) 再次，根据LNG进口焓值HlngI和出口焓值Hlng3获得LNG总的换热量，如公式3。
[0025]Q= - (3) 其中qmlng为LNG的流量，一般由用户的具体需求确定。
[0026] 102、根据获得LNG的总换热量Q，获得海水的流量q"a,从而获得El换热器中海水 释放的热量。
[0027] 于是利用公式4可以计算出海水的流量q_
【权利要求】
1. 一种带有中间传热介质的气化器设计方法，其特征在于，包括： 根据E1换热器预设的换热管数获得E1换热器的换热面积，根据所述E1换热器的换热 面积通过递归方法获得所述E1换热器的所需的换热管数； 根据E2换热器预设的换热管数获得E2换热器的换热面积，根据所述E2换热器的换热 面积通过递归方法获得所述E2换热器的所需的换热管数； 根据E3换热器预设的换热管数获得E3换热器的换热面积，根据所述E3换热器的换热 面积通过递归方法获得所述E3换热器的所需的换热管数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据E1换热器预设的换热管数获得 E1换热器的换热面积，包括： 根据液化天然气LNG的总流量和物性参数，获得所述LNG的总换热量； 根据获得所述LNG的总换热量，获得海水的流量，从而获得E1换热器中海水释放的热 量； 根据E1换热器预设的换热管数和所述E1换热器中海水释放的热量获得换热管的热流 密度，根据所述热流密度获得管外换热系数； 根据海水的物性参数和进出口条件，获得管内换热系数； 根据所述管内换热系数和所述管外换热系数获得传热系数； 根据E1换热器换热量和所述传热系数，获得E1换热器的换热面积。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述E1换热器的换热面积 通过递归方法获得所述E1换热器的所需的换热管数，包括： 根据获得所述E1换热器的换热面积，获得对应的E1换热器的换热管数； 将获得的所述对应的E1换热器的换热管数与所述E1换热器预设的换热管数进行比 较，如果满足条件，则判定所述E1换热器预设的换热管数为所述E1换热器的所需的换热管 数；如果不满足条件，则将获得的所述对应的E1换热器的换热管数代入E1换热器预设的换 热管数进行递归运算。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据E2换热器预设的换热管数获得E2换 热器的换热面积，包括： 获得液化天然气LNG从E1换热器的出口温度； 根据所述液化天然气的出口温度，将每个换热管分为多个分段，根据LNG入口流量和 E2换热器预设的换热管数数获得每个分段的管内LNG流速，根据所述每个分段的管内LNG 流速获得每个分段的雷诺数，根据所述每个分段的雷诺数获得每个分段的管内LNG换热系 数； 根据中间传热介质的物性库获得每个分段的管外中间传热介质换热系数； 根据所述每个分段的管内LNG换热系数和所述每个分段的管外中间传热介质换热系 数获得每个分段的传热系数； 根据每个分段的换热量、每个分段的换热温差、每个分段的传热系数获得换热面积。
5. 根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，根据所述E2换热器的换热面积通过 递归方法获得所述E2换热器的所需的换热管数，包括： 根据获得所述E2换热器的换热面积，获得对应的E2换热器的换热管数； 将获得的所述对应的E2换热器的换热管数与E2换热器预设的换热管数进行比较，如 果满足条件，则判定E2换热器预设的换热管为E2换热器的所需的换热管数；如果不满足条 件，则将获得的所述对应的E2换热器的换热管数代入E2换热器预设的换热管数，进行递归 运算。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据E3换热器预设的换热管数获得E3换 热器的换热面积，包括： 根据E3换热器的进口温度和出口温度，将每个换热管分为多个分段，根据天然气物性 参数获得E3换热器进口流速，根据所述E3换热器进口流速获得每个分段的换热管外NG流 速，根据所述每个分段的换热管外NG流速获得每个分段的雷诺数，根据所述每个分段的雷 诺数获得每个分段管外NG换热系数； 根据海水雷诺数获得每个分段的管内换热系数； 根据所述每个分段管外NG换热系数和所述每个分段的管内换热系数获得每个分段的 传热系数； 根据每个分段的换热量、每个分段的平均温差、每个分段的传热系数获得每个分段的 换热面积，根据每个分段的换热面积之和获得E3换热器的换热面积。
7. 根据权利要求1或6所述的方法，所述根据所述E3换热器的换热面积通过递归方法 获得所述E3换热器的所需的换热管数，包括： 根据获得所述E3换热器的换热面积，获得对应的E3换热器的换热管数； 将获得的所述对应的E3换热器的换热管数与E3换热器预设的换热管数进行比较，如 果满足条件，则判定E3换热器预设的换热管为E3换热器的所需的换热管数；如果不满足条 件，则将获得的所述对应的E3换热器的换热管数代入E3换热器预设的换热管数，进行递归 运算。
【文档编号】F28D7/00GK104406426SQ201410540345
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】周天赤, 巨永林, 傅允准, 刘家琛 申请人:西安倍更能源技术有限公司, 巨永林, 傅允准, 刘家琛