Kondensasjon av blandinger i en Helix-varmeveksler

Abstract

Denne oppgaven tar for seg sjøvannsvarmeveksleren 25-HA-112 som er plassert på Melkøya LNG. 25-HA-112 er en Helix-varmeveksler som kondenserer en kuldemedieblanding bestående hovedsakelig av etan og propan. Dette er en rørsatsvarmeveksler med vinklede ledeplater som gjør at fluidet på mantelsiden av varmeveksleren følger en skrueformet strømningsvei. Det er gjennomført to måleserier på varmeveksleren i drift. Det er funnet at en faseseparasjon av gass og væske inntreffer i intervallet 4-8 m. Etter denne separasjonen underkjøles gass og kondensat i forhold til utløpstemperaturen. For å beregne separasjonstemperaturen er det utviklet en termodynamisk modell i simuleringsprogrammet PRO/II. Dette er gjort for totalt fem måleserier. Det ser ut til at separasjonstemperaturen ligger noen grader høyere enn kokepunktstemperaturen.For å beregne kondensasjonsforløpet i varmeveksleren er det utviklet tre modeller. To av disse antar integralkondensasjon ved innløpet av varmeveksleren, og beregningene ser kun på kondensasjonsforløpet etter separasjonen. Modell I tar utgangspunkt i PRO/II, hvor tilnærmingen til differensialkondensasjon skjer gjennom mange små integralkondensatorer med etterfølgende separatorer. Modell II er en teoretisk beregningsmodell med utgangspunkt i tidligere presentert teori. Modell III simulerer hele varmeveksleren som differensialkondensasjon ved hjelp av PRO/II.Resultatene viser at Modell I og II gir en god tilnærming til differensialkondensasjon. Separasjonspunktene brukt i modellene er hentet fra Grants strømningskart. Det meste av varmen overføres i integralkondensatoren før separasjonspunktet, og beregninger viser at det kreves over 18 m lang varmveksler. Sammenlignet med resultatene fra måleseriene, tyder dette på et svært god varmeovergang i integralkondensatoren. Det konkluderes med at separasjonen skjer tidlig i varmeveksleren og totalt varmeoverførende areal er høyere enn nødvendig.