随着我国经济的快速发展以及能源结构的调整,液化天然气(LNG)作为天然气的一种储存形式现已发展成为我国能源产业中的重要一环。LNG中间介质换热器(IFV)是一种新型的气化器,其换热效率较高,能适应不同水质的海水,同时可很好解决LNG气化过程中的结冰问题。但目前IFV的先进制备技术由国外企业掌握,而且关于该类换热器内部流动换热及强化传热的研究较少。本文以IFV为研究对象,强化传热为研究目标,构建IFV的数学模型并进一步提出强化传热的方案。研究低温LNG在圆管和螺旋扁管管内流动和换热机理,发现低温LNG在螺旋扁管内产生螺旋式的流动,这导致了管内纵向涡的发生,促进了强化传热过程。在雷诺数相等时,螺旋扁管相比于圆管的传热倍数Nu′最大达1.50。综合评价因子η可评价螺旋扁管换热和流阻两方面的性能,所得η都在1.0以上,说明螺旋扁管的综合强化传热性能良好,且在过度流段的强化传热效果最佳,η最高达1.50。构建IFV的一维计算模型以分析流体工况变化对换热器效率的影响。海水的入口温度、质量流量和LNG质量流量的升高可提高IFV的传热能力,而LNG进口压力的变化对IFV的传热能力的改善影响不大。IFV主要热阻位于气化区的丙烷侧和调温区中NG侧。海水、天然气的出口温度以及丙烷饱和的温度随海水入口温度和质量流量的增大而升高,但丙烷饱和温度随着LNG质量流量的增大而降低,同时对LNG进口压力的变化不敏感。LNG进口压力的增大导致天然气出口温度升高,而海水的出口温度也轻微升高。LNG质量流量的增多导致了海水和天然气出口温度的下降。IFV的三个换热区应采取不同的传热强化方式,且每一种方式的强化传热倍数不同。从换热器效率、经济性以及操作安全性能分析得出最终的强化传热方案为蒸发区采用GEWA-T翅片管,气化区采用螺旋扁管,调温区设置折流板,同时管束的排列方式选用异型排列。该方案相对原方案大大减小了换热器的体积,成本降幅达到14.3%,这有助于IFV的撬装化设计,以适应我国日益增大的LNG气化需求。