2。1。2 分开式IFV的传热流程

整体式IFV中的蒸发器与凝结器是组合在一起的，加工设计难度比较大，但单个管壳式换热器的设计制造技术已经纯熟，所以可以考虑将整个IFV简化为分开连接的三个管壳式换热器，即分开式IFV系统。其与IFV整体式布置有两个不同点，首先，蒸发器与凝结器是分开的，中间需要设置一个中间介质循环泵；其次，海水不再是依次进入调温器与蒸发器来加热NG和中间介质，而是分别从两个独立的海水进口处进入调温器与蒸发器[2]。分开式IFV结构如图2-2所示。

图2-2 分开式IFV结构示意图

分开式IFV的传热流程：在蒸发器壳程中的中间介质被高温海水加热气化，引入凝结器中加热管内的低温LNG，使之气化为NG，同时，中间介质被冷凝为液体，经过循环泵进入蒸发器中，完成中间介质的循环。气化后的NG进入调温器中被管内的海水进一步加热以达到合适的外输温度后输出。

2。2 HYSYS软件介绍及对本课题的适用性

HYSYS是应用于油气生产、气体处理和炼油工业的模拟、设计、性能检测的过程模拟软件，具有稳态模拟和动态模拟功能。HYSYS原是加拿大Hyprotech公司的产品，Hyprotech公司创建于1976年，是世界最早开拓石油、化工方面的工业模拟与仿真的跨国公司。2002年美国AspenTech公司将Hyprotech公司收购，故HYSYS又称为Aspen HYSYS。

HYSYS软具有先进的集成式工程环境、强大的动态模拟功能、内置人工智能、数据回归包、严格物性计算包、功能强大的物性预测系统、工艺参数优化器[17]，这些特点使得HYSYS十分适用于本课题研究的IFV流程，能够对各流程两侧的物料与能量平衡计算，完成对诸多参数的求解，包括气相分率、温度、压力以及质量流量等。

在本课题使用该软件模拟过程中，因为将IFV中各部分的流程都视为理想化的，所以使用HYSYS稳态模拟就以足够，无需用到各参数随时间变化的动态模拟。在计算过程中，首先需要建立各流程的模型，给定已知参数就可自动得到计算结果。

2。3 HYSYS数学模型

本课题所使用的HYSYS中的换热器模型主要依据冷热流能量平衡以及物料平衡的计算原理[17]。若考虑过程中的能量损失以及泄露，热流体的热量全部由冷流体吸收，则换热单元的基本计算方程式为：其中：M为质量流量；H为焓；为焓损失；cold为冷流体；hot为热流体。

管壳式热交换器的控制方程又可以由传热系数，换热器的有效传热面积以及对数平均温差来表示为：

其中：U为总传热系数；A为有效传热面积；为对数平均温差（LMTD）；

为LMTD关联数。论文网

2。4 HYSYS建模

   本课题中各流程都是理想化的，所以建模是基于稳态模拟过程，并且模拟过程中使用甲烷（Methane）来代替天然气，用水（）来代替海水。由于天然气摩

尔组分中80%~90%是甲烷，因此把天然气当成纯甲烷处理，把海水直接作为水能简化计算。本章是假设FSRU停靠在渤海地区时，对其中间介质气化器的不同的布置方式各个气化流程进行模拟计算。

2。4。1 渤海地区整体式IFV建模

对于渤海地区，海水年平均温度为12℃，为保证海洋生态系统的平衡，海水的进出口温差不得多于7℃，在设计过程中，需将温差控制在5℃以内，因此对于渤海地区的IFV，其出口温度应大于等于7℃。现在相同参数和气化量条件下，对不同布置方式对比分析，来观测海水质量流量、中间介质质量流量等参数的变化。

整体式IFV模拟限制条件和已知参数：外输要求规定单台IFV产气量为175t/h，出口NG温度为1℃，取LNG进口温度为-162℃，并设LNG管内设计压力为6。3MPa，因为将IFV流程理想化，即整个流程无压降，LNG在衡压下流动换热，所以出口NG压力也为6。3MPa，设凝结器出口NG温度为-35℃。另外，热源海水压力的变化对海水物性的影响很小，可将其设为定值，设海水入口压力为0。1MPa，经过海水泵加压后压力为0。2MPa，整个流程也无压降。