绕管式换热器是FLNG的核心设备之一,在海上受海风、海浪等外界条件的影响下,导致换热器内部的流动和传热过程更加复杂,因此,本文模拟分析了静止和晃动条件下,绕管式换热器的降膜换热特性;在此基础上,建造相关实验装置,研究不同晃动条件对绕管式换热器换热的影响。本文通过建立三维换热器物理模型,利用VOF多相流模型、蒸发传质模型以及CSF表面张力模型,采用数值模拟的方法分析了静态条件下不同缠绕角、管间距、换热管外径等结构参数对换热器换热性能的影响,在此基础上,采用动网格技术模拟分析了不同晃动条件下,不同缠绕角、管间距、换热管外径等结构参数对换热器换热性能的影响;另外,同时开展基于绕管式换热器的LNG低温液化工艺动态实验,分析了纵摇、艏摇、纵荡、垂荡、倾斜等晃动工况对换热器换热的影响。研究表明:静止条件下,换热器壳侧换热系数随质量流量的增大而增大,随缠绕角和换热管间距的增大而减小,随换热管管径的增大而增大。晃动条件下,当晃动条件一定时,绕管式换热器换热系数随缠绕角和换热管间距的增大而减小,随换热管外径的增大而增大;当换热器结构参数一定时,换热系数随晃动角度的增大而减小,随晃动周期的增大而增大。通过进行低温液化实验,总结出了静态下计算壳侧换热系数的经验关联式。另外,发现晃动条件下,换热器壳侧各处压力、温度、UA值等参数呈现周期波动形式,波动周期与换热器晃动周期近似相同。壳侧UA值均随着晃动幅度的增大而减小,随着晃动周期的增大而增大。纵摇对换热器影响最大,倾斜、艏摇次之,纵荡、垂荡影响最小。在此基础上,总结出了适用于不同晃动条件下的经验关联式,为海上绕管式换热器的运行提供了行之有效的建议与指导。