空溫式翅片管氣化器冷熱流體傳熱特性仿真研究

李文奇 陳叔平 金樹峰 付啟亮 白彪坤 孟 岳

（蘭州理工大學石油化工學院）

近年來，隨著我國生態環境問題和能源供需關系的不斷變化，以液化天然氣為主要清潔能源的產業鏈快速興起，空溫式翅片管氣化器這種符合我國節能降耗基本國策的高效節能換熱設備更是得到迅速發展。 空溫式翅片管氣化器由多根豎直縱向星型翅片管排列組合而成，以自然對流的環境空氣（熱流體）作為熱源，在溫差的驅動下吸收周圍大氣中的熱量， 使翅片管內低溫液體（冷流體）氣化成具有一定溫度、壓力的氣體，無需消耗額外動力，有效降低了工業氣體輸配系統的能耗。 但由于在實際應用中普遍存在翅片表面結霜問題而影響工作效率，使得空溫式翅片管氣化器的使用受到限制。

為有效延緩結霜對空溫式翅片管氣化器的影響，通常設置多臺氣化器交替使用，并采用電加熱、熱氣等［1］方法對已結霜的氣化器進行停機除霜，但該措施無疑會增加初期投資、消耗額外能源、減弱節能降耗的效果。 因此，近些年來有國內外學者和機構從優化換熱器結構設計［2］、冷表面改性［3］或者利用外加電場［4］、磁場或超聲波［5］及增設蓄熱器［6］等途徑入手，對抑制結霜、除霜控制等方面進行了積極有益的研究。 同時，利用強制吹風改變翅片管周圍熱流體特性進而延緩結霜的技術，目前已在國內外個別場合有良好的應用效果， 如Cryoquip公司作為全球最大的氣化器設計、制造商，近年來研發了風扇驅動式空溫式翅片管氣化器，即在傳統空溫式翅片管氣化器頂部安裝風扇以增強空氣對流傳熱效果，延緩其表面的結霜現象，提高了設備的整體傳熱效率［7］，未曾深入探究但其影響規律。……