[发明专利]一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置

说明书

本发明公开了一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置，包括半圆管体，半圆管体的上、下两端对应分别设置有上端盖和下端盖；半圆管体的轴向两壁侧固定有栅板；半圆管体的外侧罩有可视化外壳；半圆管体、上端盖、下端盖和栅板以及可视化外壳共同围成一个可视化密闭空间；在可视化密闭空间内，栅板上靠近中上部依次设置有包围半圆管体的测试盘管、导流装置和液相均布器以及气相均布器；液相均布器和气相均布器位于可视化密闭空间外对应分别连接有液相进口和气相进口。本发明结构紧凑、占地面积小等优点，贴近真实绕管式换热器内部结构构造，可观测海况下FLNG绕管式换热器内部流动状态，测试内部温度与压力变化情况。

技术领域

本发明涉及FLNG绕管式换热器技术领域，尤其涉及一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置。

背景技术

液化天然气浮式生产储卸装置(LNG-FPSO)是一种新型的深海和边际气田开发技术，集液化天然气的生产、储存与卸载于一身，简化了深海和边际气田的开发过程，具有成本低、建造周期短、资金回收快等优点。该技术目前已成为海洋工程界的研究热点，处于设计和建造阶段的FLNG装置多达16个。

主低温换热器是FLNG生产装置中最重要的换热设备，是液化过程中能量损失的主要来源。绕管式换热器因结构紧凑、操作范围大、易于大型化等优点逐渐成为大型陆上和浮式天然气液化装置的首选主低温换热器。APCI使用的C3/MR液化工艺与Linde使用的MFR液化工艺都采用了绕管式换热器作为主低温换热器。绕管式换热器属于降膜式蒸发换热器，主要通过液膜在管外的气化来实现与管内介质换热，由于液膜的厚度远小于管道的直径，传热过程中的热边界层较薄，因此相较于浸没式换热器，降膜式蒸发换热器具有传热系数高、冷剂充灌量少、能耗低、换热器体积紧凑等优点。但相较于管内流动，由于没有管壁约束，降膜流动本身具有不稳定性，在不同的流动条件下，管间的液膜流型和管壁的液膜分布特性不同，而降膜流动特性直接影响换热器换热与压降性能。目前绕管式换热器壳侧降膜流动流型划分过于粗糙，换热与压降关联式中未考虑流型影响因素；且受海况影响，FLNG绕管式换热器壳侧会存在液体偏流进而导致换热不充分，影响液化工艺的性能指标。因此,需要一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置，其具有结构紧凑、占地面积小等优点，贴近真实绕管式换热器内部结构构造，可观测海况下FLNG绕管式换热器内部流动状态，测试内部温度与压力变化情况。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种FLNG绕管式换热器流动与传热特性研究的试验装置，包括半圆管体，所述半圆管体的上、下两端对应分别设置有上端盖和下端盖；所述半圆管体的轴向两壁侧固定有栅板；所述半圆管体的外侧罩有可视化外壳；所述半圆管体、上端盖、下端盖和栅板以及可视化外壳共同围成一个可视化密闭空间；在所述可视化密闭空间内，所述栅板上靠近中上部依次设置有包围半圆管体的测试盘管、导流装置和液相均布器以及气相均布器；所述液相均布器和气相均布器位于可视化密闭空间外对应分别连接有液相进口和气相进口。

优选地，所述液相均布器包括液相一级均布器和液相二级均布器；所述液相一级均布器与气相均布器结构相同均呈半环形管状结构且其上分别设置有向下的导流孔；所述液相二级均布器也设置有向下的导流孔且罩于液相一级均布器外。

优选地，所述液相二级均布器罩于液相一级均布器外的上部为圆弧结构。

优选地，所述导流装置的下部设置有多个独立扇片，每个扇片对应位于其上面的液相二级均布器一个导流孔。

优选地，所述导流装置的下部设置有一个连续扇片。

优选地，所述栅板上设置有用于固定测试盘管、导流装置和液相均布器以及气相均布器的安装孔。