热管技术的应用研究

水—碳钢热管技术已日趋完善,目前正在全国推广应用。本文扼要介绍了难度更大的中高温热管的研究开发及其取得的进展。研究表明,高含尘量气体余热回收用热管及高温热管换热器、高温热管蒸汽发生器和高温热管化学反应器等均具有广泛的工业应用前景。     

高温热管熔硫器

介绍了高温热管的工作原理、结构和传热性能,以及高温热管熔硫器在橡胶硫化工艺过程中的成功应用。     

热采井膨胀管补贴技术试验研究

对用于高温热采井的膨胀管补贴工具,包括不锈钢环密封、铜敷焊密封、铜环嵌焊密封进行了试验研究。通过对耐高温材料与焊接工艺的改进,实现了膨胀压力低、耐高温、密封能力高等性能指标,为实现高温热采井膨胀管补贴技术的工业化应用奠定了基础。     

高温热管换热器优化设计

在离散型设计的基础上 ,提出了合理的高温热管换热器优化设计计算模型———分步计算方法 ,并通过实际算例分析了这种计算方法的合理性 ,为高温热管换热器的推广应用奠定了一定的理论基础。     

高温热管及其计算

本文介绍了径向传热的同心高温热管的结构、工作原理及应用等方面的优越性。并对高温热管的若干重要计算作了初步的探讨。     

倾斜角度变化对高温热管翅工作性能影响

为研究高温热管翅在应用过程中倾斜放置对换热设备的性能影响 ,对一高温热管翅在不同倾斜角度下进行实验 ,比较分析该高温热管翅在不同角度下起动、稳态运行的工作情况。实验结果表明 ,在起动过程中 ,倾斜角度的变化对蒸发段温度影响不大 ,但对冷凝段末端温度有一定的影响 ,特别是在低功率下工作时。在稳定状态运行时 ,传热系数随功率的增加而增大 ,同一功率下热管翅倾斜放置在 4 5°的位置传热性能最好。     

高温热管换热器稳定性设计及结构参数优化

利用三次设计的优化方法对高温热管换热器冷热流体侧翅片间距、翅片厚度、管束横向管间距、冷热流体迎风流速、迎风面宽度及加热段长度进行了最优参数组合,找出了高温热管换热器投资回收年限最小的最优解,最大限度地降低了投资成本,减小了运行费用。同时对各温度区域热管换热器进行了可靠性和稳定性设计研究,指出了过渡段采用强化管可以大幅度提高高温热管换热器在变工况下运行的稳定性和可靠性。随后借助神经网络的方法对优化结果进行了模拟仿真,从而确定出最佳方案,其结果可为完善高温热管换热器结构优化设计提供一个新的方法。     

催化裂化高温热管取热器的应用

介绍了高温热管技术在炼油厂催化裂化工艺过程中的最新应用情况。在烟机、三级旋风分离器前利用高温热管取热器（蒸汽发生器）,有效地控制高温烟气进入烟机的温度,保证了烟机的正常稳定运行,节能降耗显著,获得了较好的技术经济效益。     

高温热管换热器局部强化传热数值模拟

高温热管换热器由管内充有不同工作介质的热管组成.在不同温度区域,具有不同工作介质的热管通过管内介质蒸汽温度的可调性安全衔接在一起,管内蒸汽温度受管外流体温度场及热管内传热性能的影响很大,而热管内的传热性能又影响着管外流体温度分布.为协调管内外流体温度分布,对高温热管换热器进行局部强化传热研究,借助SINDA/FLUINT热分析计算软件合理准确预测管内外流体温度场分布,为高温热管换热器提供经济可靠的设计依据.     

高温热管技术在喷雾干燥中的应用

能否向喷雾干燥塔提供廉价的无污染高温干燥介质，是喷雾干燥技术中的难点和关键。我院采用以高温热管为主，同时配用部分中、低温热管作为传热元件制造而成的高温热管热风发生器，首先在喷雾干燥中应用成功，取得了满意的效果。     

井筒重力热管传热技术在蒸汽吞吐井中的应用

为寻求经济节能、操作简单、维持稠油在井筒中正常举升的工艺,基于重力热管高效导热原理,提出了井筒热管传热技术。该技术是以热管传热机理为基础,耦合井筒传热原理而形成的复杂传热技术。它不需改变稠油热采油井现有的机抽系统,只是将空心抽油杆进行特殊工艺处理,再进行添加工质、抽空、密封连接制成超长重力热管,最后将重力热管连接在整个井筒机抽系统内,具有井结构简单、无需维护、自行运转等特性。在辽河油田杜84-55-85吞吐井上试验获得成功。结果表明,在无需外加能量前提下,热管依靠井筒深部流体热能,通过高效传热作用,平衡井筒流体温场,提高井筒上部流体温度,延缓了井筒流体温度下降速度,延长了吞吐井的生产时间。该项技术的研究和应用对稠油的节能低耗开采、增加产量具有重要意义。     

高温水源热泵在天然气处理中的应用

回收利用天然气处理装置中的余热来解决装置的生产伴热和房屋采暖可实现节能降耗。根据中国石油大港油田天然气公司天然气处理装置的特点建立的高温水源热泵技术，是一套服务于生产排污管线伴热和房屋采暖的实用技术。它与分子筛脱水技术相结合，形成了独特的高温水源热泵技术，成功地将天然气处理装置中压缩机出口天然气的热量加以回收，产生60～70 ℃的高温水，达到为装置的排污管线伴热和房屋采暖的目的，为天然气处理系统应用高温水源热泵提供了经验。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

高温管架中的热传导及其蕴涵的危险性

高温管道中的热传导存在于高温管道的管壁、管道保温层和管道支架之中。笔者提出发生在管道支架中的热传导及其蕴涵的危险性。通过对管架传热过程的分析、必要的近似与假设,得到了特定几何形状管架的温度计算公式。通过常见蒸汽管道的管架温度和受影响的相邻管道的温度的实际计算,求证了上述危险性的存在。     

组合式水热媒技术应用

组合式水热媒系统能有效的解决加热炉烟气余热回收系统的露点腐蚀和热管积垢问题,该系统由三部分组成:高温热管,水热媒系统和低温搪瓷热管。文中介绍了水热媒余热回收系统的特点,以及与热管式余热回收系统对比的优越性。水热媒技术作为一种加热炉余热回收的新型节能技术,将以其优良的抗低温露点腐蚀和抗积灰性能而得到广泛应用。     

海上风机基础用S355NL直缝焊管双丝埋弧焊工艺设计

S355NL细晶粒结构钢以其优异的性能在海上风电、石油平台、焊接钢管等方面得到广泛应用。为进一步提高焊接钢管的生产效率,获得性能优良的海上风机基础用钢管焊接接头,开展S355NL直缝焊管的焊接工艺研究。采用双丝埋弧焊方式,选用低镍合金焊材,不仅能够细化焊缝组织晶粒,同时降低淬硬倾向,提高S355NL直缝焊管焊缝的低温冲击韧性。在焊接过程中采用多层多道焊接,控制热输入≤5.0 kJ/mm,减少熔合区和热影响区在高温区域停留时间,保证熔合线和热影响区冲击性能。试验结果表明,该工艺所制试板及成品焊管各项力学性能试验合格,能够满足-40℃夏比冲击试验要求。生产应用表明,该焊接工艺制定及焊材选配正确恰当,能够提高焊接生产效率。     

X65钢管内壁堆焊镍基合金耐蚀层过程的数值仿真模拟

为了提高含硫管道的耐腐蚀性能,通过对ANSYS焊接温度场热源理论和边界条件进行研究,建立了堆焊过程的数学模型和物理模型,对X65钢管内壁堆焊625镍基合金温度场和应力场进行了动态模拟。模拟分析结果显示,焊接温度高达1 700 ℃,堆焊层和钢管界面形成了比较好的熔合;堆焊结构的径向和轴向残余应力均很小,钢管表面残余应力为压应力,最大残余压应力达202 MPa。研究结果表明,采用合理的焊接参数,在X65钢管内壁堆焊625镍基合金层,可保证堆焊结构的可靠性,提高管道的耐腐蚀性能。     

Analytical Solutions for Steady and Transient Temperatures in Oil Pipelines

This paper presents three analytical solutions to the heat transfer problem where an insulated pipe transports fluids in an environment with a longitudinal temperature gradient. The first solution is for steady fluid flow condition. Closed form equations for temperature profile in the longitudinal direction and total heat transfer across the insulation are presented. The second solution is for fluid flow start-up process. A transient solution for temperature distribution in the pipe is presented. The third solution is for the process of changing flow rate (shutting-down is a special case). Again a transient solution for temperature distribution in the pipe is presented. An example application of the steady fluid flow solution is also shown in this paper. In this case, the mathematical model was used for prediction of temperature distribution in an oxidation reactor installed in a space station.     

伴热系统及外伴热管体系性能优化技术评述

伴热是抑制天然气水合物生成、油气结蜡和实现流体物料降黏储运的一种方法，其实质是通过外部热源（即伴热介质）提供热补偿从而控制物料的温度。简述了伴热技术在天然气工业等领域的应用，并根据国内外的研究发展状况，对伴热系统及外伴管体系性能优化技术进行了评述。首先对各种结构形式伴热系统的技术性能进行比较分析后发现，常用光滑外伴热管系统存在传热热阻大和调控不便等缺点。然后进一步从传热优化和控制优化角度，对外伴热管伴热系统性能优化技术进行了讨论，剖析了优化效果。结果表明，采用导热胶泥和设置智能温控装置等措施从传热和控制两方面优化了外伴热管体系的伴热性能，产生了节能潜力。基于以上分析结果，预计蒸气外伴热管伴热在未来较长时期内仍将是油气田和石化领域的主要伴热系统之一。