本书主要针对空温式翅片管气化器的表面结霜及优化设计问题，从翅片管表面结霜、翅片管外空气侧换热、翅片管内低温介质换热、管内外耦合工况下的整体传热分析及优化设计五个方面，层层递进阐明了空温式气化器传热特点，在借助分形理论探讨表面结霜生长机理及对气化器换热性能影响的基础上，论述了不同工况下空温式翅片管气化器的传热设计计算方法。同时以实际运行的某一LNG 空温式气化器为例进行了设计计算，说明结霜对空温式翅片管气化器换热设计的影响，并对翅片管表面有效的抑霜/除霜方法进行了初步探讨。全书共5章，包括空温式翅片管气化器概述、气化器表面结霜传热传质分析、翅片管外空气侧换热、翅片管内低温液体侧换热和空温式翅片管气化器传热分析及设计计算；每章参考文献详尽，可供读者深入学习时参考。
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国家863计划"节能与新能源汽车重大项目"子课题"移动式LNG橇装加气站研究开发"
目录
前言
第1章 空温式翅片管气化器概述1
1.1 低温液体及其应用1
1.1.1 液化天然气1
1.1.2 液氮3
1.1.3 液氧4
1.1.4 液氩4
1.1.5 液氢5
1.1.6 液态二氧化碳6
1.2 低温液体气化6
1.2.1 气化定义6
1.2.2 气化工艺及设备7
1.3 气化器分类及简介8
1.3.1 按加热热源分类8
1.3.2 按使用方式分类20
1.3.3 按气化量分类20
1.3.4 按结构分类20
1.4 空温式翅片管气化器简介21
1.4.1 翅片管换热器概述21
1.4.2 空温式翅片管气化器23
参考文献26
第2章 空温式翅片管气化器表面结霜传热传质分析28
2.1 气化器结霜概述28
2.1.1 霜生长及物性研究现状28
2.1.2 结霜对气化器换热性能的影响30
2.1.3 分形理论在多孔介质研究中的应用现状31
2.2 霜生长机理35
2.2.1 霜晶体成核的驱动力分析35
2.2.2 成核的临界半径37
2.3 结霜分形特性39
2.3.1 霜晶体分形特征的判定准则及分形维数39
2.3.2 霜层生长实验图像采集41
2.3.3 霜层具有分形特征的判断48
2.3.4 分形维数变化规律及其分析50
2.4 霜层生长模型及数值模拟51
2.4.1 DLA模型简介51
2.4.2 霜层生长模型52
2.4.3 结果对比分析54
2.5 霜层导热系数58
2.5.1 孔隙面积分布分形维数59
2.5.2 霜层孔隙率60
2.5.3 霜层密度61
2.5.4 霜层结构的导热模型61
2.5.5 霜层导热系数的计算63
2.5.6 与其他模型的对比64
2.6 霜层内的传热及传质分析65
2.6.1 热传递66
2.6.2 质传递67
参考文献67
第3章 空温式翅片管气化器空气侧换热73
3.1 空温式翅片管气化器空气侧换热概述73
3.2 空温式翅片管气化器空气侧换热数值模拟74
3.2.1 翅片管几何模型建立74
3.2.2 基本假设75
3.2.3 流动及传热控制方程75
3.2.4 介质物性选择76
3.2.5 湍流模型选择78
3.2.6 计算网格划分78
3.2.7 边界条件设定80
3.2.8 控制方程离散80
3.2.9 数值迭代方法81
3.2.10 收敛准则及计算情况81
3.3 空温式翅片管气化器空气侧换热数值模拟结果及分析82
3.3.1 壁温对翅片管表面速度场与温度场的影响82
3.3.2 翅片管长对翅片管表面速度场与温度场的影响83
3.3.3 翅片高度及厚度对翅片管表面空气侧换热的影响84
3.3.4 翅片个数对翅片管表面空气侧换热的影响85
3.3.5 努塞特数计算关联式拟合86
3.4 流固耦合作用下空温式翅片管气化器空气侧换热数值模拟87
3.4.1 流动及传热基本控制方程87
3.4.2 翅片管计算模型建立88
3.4.3 计算网格划分89
3.4.4 介质物性选择90
3.4.5 湍流模型选择93
3.4.6 边界条件设定95
3.4.7 算法及控制方程离散96
3.4.8 收敛准则及计算情况97
3.4.9 数值模拟结果及分析97
3.5 结霜工况下空温式翅片管气化器空气侧换热概述102
3.5.1 霜层表面与空气间换热102
3.5.2 翅片管表面霜层的导热103
3.6 结霜工况下空温式翅片管气化器表面气流流动换热特性实验104
3.6.1 实验装置104
3.6.2 实验方法105
3.6.3 实验结果分析106
参考文献111
第4章 空温式翅片管气化器低温液体侧换热112
4.1 单相流体对流换热概述112
4.2 气液两相区沸腾换热概述112
4.2.1 多相流理论模型简介112
4.2.2 两相流特性理论113
4.2.3 翅片管内低温液体流动沸腾换热数值计算119
4.3 翅片管内低温液体侧流体流动换热数值模拟128
4.3.1 基本控制方程128
4.3.2 湍流模型129
4.3.3 多相流模型及选择原则130
4.3.4 气液相变模型135
4.3.5 求解方法136
4.4 翅片管内低温液体侧流体流动换热数值模拟结果及分析137
4.5 翅片管内流体流动换热实验144
4.5.1 实验装置144
4.5.2 实验方法144
4.5.3 实验结果分析146
参考文献150
第5章 空温式翅片管气化器传热分析及设计计算153
5.1 空温式翅片管气化器整体传热传质分析153
5.2 单液相区翅片管传热分析及设计计算154
5.2.1 无霜工况下单液相区翅片管传热分析及设计计算154
5.2.2 结霜工况下单液相区翅片管传热分析及设计计算161
5.3 气液两相区翅片管传热分析及设计计算165
5.3.1 无霜工况下气液两相区翅片管传热分析及设计计算165
5.3.2 结霜工况下气液两相区翅片管传热分析及设计计算170
5.4 单气相区翅片管传热分析及设计计算172
5.4.1 无霜工况下单气相区翅片管传热分析及设计计算172
5.4.2 结霜工况下单气相区翅片管传热分析及设计计算176
5.5 气体加热器设计计算实例178
5.5.1 设计计算初始条件178
5.5.2 翅片管结构尺寸及各参数计算179
5.5.3 无霜工况下气体加热器设计计算180
5.5.4 结霜工况下气体加热器设计计算185
5.5.5 结果分析与讨论188
5.6 LNG空温式气化器设计计算实例190
5.6.1 设计计算初始条件190
5.6.2 翅片管结构尺寸及各参数计算191
5.6.3 计算分区192
5.6.4 单液相区具体计算193
5.6.5 气液两相区具体计算196
5.6.6 单气相区具体计算198
5.6.7 计算结果分析200
5.7 空温式翅片管气化器抑霜结构设计201
5.7.1 空温式翅片管气化器抑霜方法201
5.7.2 基于抑霜方法的结构优化设计203
参考文献205
附录A.208
A.1 网格划分程序208
A.2 自动计算及数据提取程序1213
A.3 自动计算及数据提取程序2214
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