[发明专利]一种基于SCV烟气均布器强化绕流装置的传热强化方法

权利要求书

1.一种基于SCV烟气均布器强化扰流装置的传热强化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将蛇形传热管划分为由若干段直管和弯管构成的组合体，分别在各直管段和弯管段设置温度测点以测量传热管主流区、内壁面和外壁面的温度t_b、t_w和t_wo，实现对各管段传热参数的测量；

步骤2：根据传热参数测量结果，分别对传热管各直管段和弯管段的管内传热性能进行估算，所进行的管内传热性能估算过程为：

(a)根据式(1)、式(2)所示直管传热关联式，由LNG管内测定参数对直管段传热管的管内传热性能进行估算：

其中，Nu_b为管内LNG主流区努塞尔数，Re_b为管内LNG主流区雷诺数，为管内LNG主流区平均普朗特数，ρ_w为管内壁面LNG密度，ρ_b为管内LNG主流区密度，H_w是管内壁面LNG焓值，H_b是主流区LNG焓值，μ_b是主流区动力粘度，k_b是主流区导热系数；

(b)根据式(3)、式(4)所示弯管传热关联式，由LNG管内测定参数对弯管段传热管的管内传热性能进行估算：

当t_b＜t_cr时，

当t_b≥t_cr时，

其中，t_b为主流区LNG温度，t_cr为LNG临界点温度，Nu_b为管内LNG主流区努塞尔数，Re_b为管内LNG主流区雷诺数，Pr_b为LNG主流区普朗特数，D为弯管弯曲直径，d为传热管内径，ρ_w为管内壁面LNG密度，ρ_b为管内LNG主流区密度，Gr为格拉晓夫数，Cp_b为LNG主流区比热，Cp_w为管内壁面LNG比热，μ_w为管内壁面LNG动力粘度，μ_b为LNG主流区动力粘度；

(c)对于(a)和(b)中计算得到的直管段和弯管段传热性能弱化区域，采用式(5)给出的考虑结冰情况下传热关联式进行二次估算：

其中，Nu_b2为管内LNG二次预估主流区努塞尔数，Pr_b为管内主流区LNG普朗特数，为平均普朗特数，q+为加速系数，Gr为格拉晓夫数，De*为迪恩数，d为传热管内径，P为节距/2π，n＝0.1，当t_b＜t_cr时n*＝0.55，当t_b≥t_cr时n*＝-0.54；

(d)根据管内传热性能预估结果或二次估算结果，获得各传热管段的管内局部传热性能估算值：

其中，Nu_b-i为第i管段的LNG传热管内局部努赛尔数估算值；

步骤3：根据式(7)所示蛇形传热管束在水浴中的传热关联式，由各传热管段位置的水浴测定参数t_wo对传热管段的管外局部传热性能进行预估：

其中，Nu_s-i为第i段传热管与水浴传热的局部努赛尔数，Re为管壁附近的雷诺数，Pr为管壁附近的普朗特数，L为水浴高度初始值，L_we为围堰高度，ε为烟气在水浴中的滞留时间；

步骤4：根据步骤(1)和步骤(2)获得的管内和管外局部努谢尔数Nu_b-i和Nu_s-i，利用下式获得相应传热管段的局部传热系数：

其中，h_b-i为第i管段内传热的局部传热系数，h_s-i为第i管段外传热的局部传热系数；

步骤5：根据传热管各管段内、外的局部传热系数h_b-i和h_s-i，由式(10)获得传热管段局部综合传热系数h_i，以此表征LNG传热管段的局部平均传热性能：

h_i＝min(h_b-i,h_s-i) (10)

步骤6：当某段传热管的局部综合传热系数h_i低于设定阈值或出现明显下降时，控制烟气均布器强化扰流装置(13)，其控制模块(13-2)驱动对应传热弱化管段位置下方的扰流模块(13-1)以一定摆动角度及频率摆动，实现烟气喷射角度及扰动强度的改变，增加传热弱化区域的水浴扰动度，提高局部Re数。