二甲醚气化系统中螺旋盘管换热器的理论设计

李晓光, 肖 松

(1.辽宁城市建设设计有限公司，辽宁 抚顺 113308； 2.临沂大学 机械与车辆工程学院，山东 临沂 276000)

作为一种新型可替代传统油气资源的清洁能源，二甲醚不仅可以缓解我国油气短缺、依赖进口的问题，而且可以减少污染物排放对大气环境造成的影响[1-3]。近年来，国内外学者已经开展了一些关于二甲醚作为清洁能源替代常规能源的研究[4-11]，唐庆杰等论述了利用煤制备二甲醚的重要性和迫切性，并对二甲醚应用前景和研发进展进行了介绍。随后，吴江涛等研究了二甲醚的热物性[6-9]，得到了二甲醚在不同温度条件下的焓值、熵值等参数的变化趋势。最近，肖松等对二甲醚替代石油液化气的可行性进行了研究，研究结果表明二甲醚在燃烧温度、单位时间消耗量等方面都优于石油液化气[12]。此外，由于二甲醚自身含氧，燃烧热效率高且CO2和NOx的排放量极低。因此，二甲醚成为替代液化石油气的清洁能源[13-18]。本文以蒸发量1 t/h的蒸汽锅炉二甲醚气化系统为研究对象，对其核心设备螺旋盘管换热器进行理论计算和设计。

1 二甲醚气化吸热量计算

根据理论计算，蒸发量1 t/h的蒸汽锅炉每小时消耗二甲醚量约为90 kg。如果只依靠自然气化，远远满足不了燃烧系统需求，必须进行强制气化，即通过换热器加热的方式将二甲醚由20 ℃液态变为60 ℃气态。二甲醚在换热器中加热分为二个阶段，即二甲醚气化阶段及二甲醚气态升温过程。

1)二甲醚气化吸热量

众所周知，气化过程是被加热液体通过吸收气化潜热而达到气态的过程。……