表面蒸发式空冷器的应用

1·工作原理蒸发空冷是利用管外水膜的蒸发强化管外传热。其工作过程是用泵将设备下部水池中的循环冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器,由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面,使管外表面形成连续均匀的薄水膜;同时用风机将空气从设备下部空气入口吸入,使空气自下向上流动。此时传热的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外,还由于水具有较高的汽化潜热性能(水在一个大气压下的汽化潜热为570kcal/kg),管外表面水膜的迅速蒸发也吸收了大量的热量,强化了管外传热,使设备总体传热效率明显提高。2·特点蒸发空冷器从结构…     

表面蒸发式空冷器翅片管结垢分析

表面蒸发式空冷器具有高效、节能、环保等优点,在石油、化工等行业应用广泛,若其翅片管上结垢,则会大幅降低翅片管传热效率,同时降低进风量,严重影响光管管束的水膜蒸发传质传热,大幅降低工艺介质的冷却效果。通过其结垢原因的分析与除垢方法的探讨,得出只有严格控制循环冷却水的水质,才能保证设备稳定运行。     

组合式空冷器喷淋量、风量及其阻力测试分析

介绍了一种由翅片管束干空冷和光管管束喷淋蒸发空冷组合而成的组合式空冷器,这种组合式空冷器能将100℃以上的热流体冷却到40℃以下。在07、8 m3/h、125 m3/h的不同喷淋量下对组合式空冷器的风量及其阻力进行了测试。测试结果表明,随着喷淋量的增大,风量会有所减小,翅片管束的风阻比光管管束的风阻大。     

组合式空冷器表面传热分析与计算

组合式空冷器由翅片管束干空冷和光管管束喷淋蒸发空冷组合而成,表面积很大,其表面向环境的传热量应进行分析计算。对组合式空冷器向环境对流传热和辐射传热的若干因素进行了分析,给出了计算表面传热的方法和标定测量方法。经正反平衡验证,表面传热量计算结果正确。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小     

干湿联合式蒸发空冷器管束腐蚀失效分析及预防措施

干湿联合式蒸发空冷器的传热管束包含预冷管束和蒸发管束,预冷管束采用翅片管,蒸发管束采用蛇形光管。该类型设备在某沿海石化企业使用过程中,蛇形光管U形弯部位出现不同程度的腐蚀穿孔泄漏,为了确定腐蚀泄漏原因,以石脑油加氢装置中石脑油分馏塔顶空冷器为例,采用多种试验手段对腐蚀失效原理进行分析。根据外观检查、水质分析、化学成分检测、力学性能及金相检测、腐蚀形貌观察和产物成分分析等分析结果判断,该空冷器的主要失效原因是浓差腐蚀及电化学腐蚀共同作用的结果,并对此提出了相应的预防措施。     

钉头管自支承换热器壳程冷凝传热的试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对3种不同钉头间距的钉头管-光管混合管束和纯光管管束换热器进行了冷凝试验对比研究。研究结果表明:(1)钉头管-光管混合管束换热器中,钉头不仅能起到强化传热的作用,而且每个钉头都对管束起到支承作用,使管子受力均匀,大大减小因管子振动磨损而造成破坏的可能性;(2)钉头管钉头纵向间距对换热性能有很大影响,在纵向间距S=20、35、50mm的3种钉头管-光管混合管束中,S=35mm的混合管束冷凝换热性能最好,管外膜状冷凝对流传热系数h0比纯光管管束平均提高了121%。     

基础不均匀沉降形式对球形储罐支柱受力状况的影响

由传热基本理论知道，水膜流量增加，对流换热量是会增加的，且蒸发主要发生在水膜和空气的交界面上。水膜流量增加时，水膜蒸发面积基本不会增加，蒸发潜热传热也就不增加。     

表面蒸发式空冷器管外腐蚀成因及防护措施

根据表面蒸发式空冷器在炼油化工装置中的应用情况,分析了表面蒸发式空冷器光管管束管外腐蚀的成因,提出了几种可行的防腐措施,并对其优缺点进行了分析比较。     

内插自振弹簧换热管传热性能试验研究

对6种不同几何参数的内插自振弹簧换热管和光管的传热及阻力特性进行了试验研究,结果表明,内插自振弹簧换热管的存在增加了对流体流动的扰动,破坏了管内侧的层流层,起到了扰流作用,提高了换热管的换热能力。内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03～3.21倍,强化传热综合性能优于光管。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

不同参数对含盐污水在蒸发管中流动特性影响的数值模拟分析

蒸发处理是炼化企业产生的含盐污水处理的方法之一,但是蒸发过程存在着因流动条件差异而导致传热效果不佳的问题。以降膜蒸发含盐污水为研究对象,通过数值模拟的方法分析不同参数对蒸发管传热传质效果的影响。结果表明,液体入口速度不同对蒸发管加热效果的影响是复杂的,入口速度适当增大导致轴向速度增大,虽然液体加热时间会变短,但加热效果更好;增大布膜间隙对近壁面处温度分布有积极作用,但在距管中心13.5～18.0mm范围内气相湍流强度略低,布膜间隙为1.25 mm时的温降相较于1.0 mm和1.5 mm间隙时的温降大;含盐污水盐度增大对蒸发管传热传质效果不利,特别是在近壁面处温降增大,内部湍流强度在沿径向方向距管中心0～19 mm范围内增大,近壁面处距管壁4 mm范围内速度增大。     

大型重整加热炉的设计与优化

介绍了重整加热炉的设计特点。通过区域法模拟分析,对大型侧烧U形管重整加热炉传热影响因素(如炉膛宽度、火焰长度、燃烧器的布置、空气流速及入炉温度等)进行了分析。研究结果表明:①炉膛越宽,传热均匀度越差,管壁峰值温度越高,管内工艺介质温度分布越不均匀;②改进燃烧器的能量分布可以改善炉膛温度场分布,显著降低最高管壁温度;③火焰越长,炉膛温度场分布越均匀,传热均匀度越好;④在强制通风条件下,燃烧器空气流速越高,炉膛温度场分布越均匀;⑤空气预热温度对传热均匀度的不利影响有限,但在较高的燃烧器空气流速下,传热均匀度改善,最高管壁温度降低。指出重整加热炉采用高温预热器在技术上是可行的。     

高压换热器内腐蚀原因的判别与预防

对润滑油高压加氢装置循环氢/热高分油气换热器内腐蚀进行宏观检测、远场涡流检测、常规涡流检测以及垢样分析,采用热力学定量计算判定了腐蚀原因,并提出了相应的预防措施。结果表明,腐蚀集中在管程出口处以及靠近管板部分的换热管,腐蚀产物中存在大量氯化铵盐结晶,腐蚀发生的原因为氯离子腐蚀和NH4Cl盐垢下腐蚀。实践表明在管壳程温度相对较低工况时,将注水由空冷前改为换热器管程入口前,并适当提高注水量和循环氢流量可以有效消除管程内的氯化铵盐,防止管束堵塞,在正常生产中严格控制管程出口温度不低于135℃,可以防止液态水的生成,消除氯化铵盐溶解带来的对奥氏体不锈钢敏感的氯离子腐蚀、铵盐垢下腐蚀和电化学腐蚀。     

对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献

本文采用极限扩散电流技术与传热测定相结合的方法，区分了对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献。试验结果表明，薄层蒸发传热的相对贡献随热负荷或操作压力的增大而降低，而对流传热的相对贡献则随热负荷或操作压力的增大呈增加趋势。管所处位置愈高，其薄层蒸发传热增强的相对贡献愈显著。     

催化裂化装置顶循油低温热水换热器泄漏分析

某石化公司催化裂化装置低温热水换热器在运行中存在管束腐蚀泄漏问题,管束内壁防腐蚀层脱落,涡流检测发现存在均匀腐蚀和严重坑蚀,坑深达1.0mm,壁厚损失大于40%,单程堵管率达到30%。分析认为新水及酸性油类物质造成管束内壁、管板的腐蚀和结垢:硫化物造成了管束外壁的坑蚀;间歇性使用加速了腐蚀的恶化;潮湿的水汽环境造成了氧腐蚀加剧;防腐蚀层脱落失去了有效保护。针对泄漏原因提出了改善低温热水水质、顶循环油中注入脱硫助剂和停用时注入气体缓蚀剂等相应的解决措施。     

采用实体模型的厚管板的有限元分析

应用ANSYS通用有限元分析软件,对某换热器建立了考虑管箱、部分壳体和换热管影响的管板有限元实体模型,进行了温度场分析,得出了管板上温度场的分布规律。同时按照JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》分析了管板在开工、正常操作和停工过程中可能出现的共计7种瞬态和稳态操作工况中的应力和变形状况,并进行了应力评定,找出了危险工况和该管板强度的控制因素。分析表明,有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。     

关于空气压缩机后冷却器流程选择的探讨

对空气压缩机后冷却器流程的选择提出了新见解。文章分析指出,综合空气压降和总传热系数两方面因素,一般情况下,建议将折流板间距与壳体内径的比值(h/D)设置在0.6～0.7之间并选择热空气走壳程的方案；若仅希望冷却器具有较低的空气压降,建议将折流板间距与壳体内径的比值(h/D)设置在大于0.7的范围,并选择热空气走管程的方案。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。