面向FLNG的晃荡对泡沫金属上制冷剂冷凝与疏泄的作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51674165
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0403.油气储存与输送
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The operation efficiency of floating liquefied natural gas (FLNG) depends on the heat transfer between the refrigerant and seawater in the precooling stage of natural gas liquefaction process, but the existing seawater heat exchangers have the problems of low heat transfer coefficient of refrigerant side as well as easy damage of metal tubes. Employing metal-foam covered tubes instead of smooth tubes may obviously improve refrigerant-side heat transfer coefficient and tube strength, at the condition of well drainage of liquefied refrigerant from metal foam. This project proposes an idea to improve the liquid drainage ability by using low surface energy coating metal foam, and the mechanism of refrigerant condensation and drainage in low surface energy coating metal foam under sloshing conditions will be explored. A description model of surface characteristics of metal fiber will be developed based on surface infiltration experiments; a graph-theory based spatial topological structure model will be established by observations of surface asperities structure of metal fiber; a model of liquid drainage characteristics on metal foam will be developed by combining the Level-set method and experimental investigations on the mechanism of droplet movement and collision under sloshing condition; a model of droplet formation and growth characteristics during refrigerant condensation process will be developed based on the nucleation theory and the mixture diffusion theory; and finally a model reflecting the mechanism of coupling effect of refrigerant condensation and liquid drainage will be accomplished. The research achievements will provide a theoretical basis of designing high-efficiency heat exchangers for FLNG systems, and enrich knowledges of heat and mass transfer during the condensation process in porous medium.
海上浮式天然气液化装置(FLNG)高效运行依赖于天然气液化预冷流程中制冷剂向海水的充分散热,但现有海水换热器制冷剂侧传热系数较低且换热管易受冲击损坏;外镶泡沫金属管代替光管,能够大幅提高换热系数和抗冲击强度,其应用瓶颈是保证晃荡工况下制冷剂冷凝液从泡沫金属中及时疏泄。本项目提出利用低表面能改性增加泡沫金属对冷凝液体疏泄能力的思路,并探究晃荡对改性泡沫金属内制冷剂冷凝与疏泄特性的作用机制。通过金属纤维上浸润实验,建立纤维表面特性表征模型;基于金属纤维上微凸体结构特征的观测,开发基于图论的泡沫金属空间拓扑结构模型;基于晃荡对液滴运动和碰撞影响的实验,结合水平集方法,建立泡沫金属上制冷剂疏泄模型;通过经典成核和混合物扩散理论,开发制冷剂冷凝液形成及生长模型;建立反映泡沫金属上制冷剂冷凝与疏泄耦合机制的模型。研究成果可为设计高效的FLNG换热器提供理论依据,并丰富多孔介质内凝结相变热质传递理论。

结项摘要

海上浮式天然气液化装置(FLNG)由于空间受限且处于晃荡的海洋环境中,要求天然气液化预冷流程必须采用的 “高紧凑型”和“高可靠性”的冷凝器。外镶泡沫金属管代替光管,能够大幅提高换热系数和抗冲击强度,其应用瓶颈是保证晃荡工况下制冷剂冷凝液从泡沫金属中及时疏泄。本项目围绕晃荡对泡沫金属管外冷凝与疏泄作用机制展开研究,从泡沫金属单根纤维微观液滴、到泡沫金属胞元,再到整体泡沫金属管的疏泄特性与冷凝特性进行了实验、理论研究。搭建了单根纤维液滴生长机制观测实验台,建立了纤维液滴生长预测模型;通过测量晃荡工况下泡沫金属胞元内液体疏泄特性研究实验台,开发了晃荡工况下液体疏泄模型。在此基础上,提出了利用低表面能改性增加泡沫金属对冷凝液体疏泄能力的思路,并对晃荡工况下泡沫金属管外冷凝与疏泄特性的作用机制进行研究。至今共发表SCI英文论文13篇,EI论文1篇,国际会议1篇。研究成果可为设计高效的海上换热器提供理论依据,并丰富多孔介质内凝结相变热质传递理论。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Experimental study on shell side heat transfer characteristics of two-phase propane flow condensation for vertical helically baffled shell-and-tube exchanger
立式螺旋折流板管壳式换热器两相丙烷流冷凝壳程传热特性实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijrefrig.2019.08.017
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    International Journal of Refrigeration
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Guocheng Yang;Guoliang Ding;Jie Chen;Wengang Yang;Suyang Hu
  • 通讯作者:
    Suyang Hu
Influence of component proportion on heat transfer characteristics of ethane/propane mixture flow condensation in shell side of helically baffled shell-and-tube heat exchanger
组分比例对螺旋折流管壳式换热器壳程乙烷/丙烷混合物流动冷凝传热特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.expthermflusci.2018.05.006
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Guocheng Yang;Haitao Hu;Guoliang Ding;Jie Chen;Wengang Yang;Suyang Hu
  • 通讯作者:
    Suyang Hu
Experimental investigation on heat transfer characteristics of two-phase propane flow condensation in shell side of helically baffled shell-and-tube condenser
螺旋折流管壳式冷凝器壳程两相丙烷流冷凝传热特性实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijrefrig.2017.12.014
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    International Journal of Refrigeration
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Guocheng Yang;Haitao Hu;Guoliang Ding;Jie Chen;Wengang Yang;Suyang Hu;Xiaodong Pang
  • 通讯作者:
    Xiaodong Pang
Observation and modeling of droplet shape on metal fiber with gravity effect
重力效应下金属纤维上液滴形状的观测和建模
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120294
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Faxian Zhou;Dawei Zhuang;Tianhong Lu;Guoliang Ding
  • 通讯作者:
    Guoliang Ding
Heat transfer characteristics of mixed hydrocarbon refrigerant flow condensation in shell side of helically baffled shell-and-tube heat exchanger
螺旋折流管壳式换热器壳程混合烃制冷剂流动冷凝传热特性
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2018.01.083
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Haitao Hu;Guocheng Yang;Guoliang Ding;Jie Chen;Wengang Yang;Suyang Hu
  • 通讯作者:
    Suyang Hu

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    庄大伟

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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