一种新型急冷器及其应用

在化工生产过程中,裂解气是烃类原料在高温条件下,发生碳链断裂或脱氢反应,生成的多种烯烃组成的混合气体,其温度高达700℃,为了使其不在高温下长时间停留而产生二次反应,需对裂解气进行急冷,通常需急冷至400℃以下。作者设计了一种新型急冷器,设备运行状况良好。     

急冷器的设计及其特点探讨

介绍了一种化工行业中使用广泛的可快速冷却的急冷器,并探讨了急冷器的一些特点,该设备冷却效果明显。     

急冷器失效原因分析及对策

对急冷器蛇管失效的原因进行了分析,采取了相应措施给予解决,保证了装置的正常运行。     

急冷器波纹管设计与非线性有限元分析

针对某急冷器集流管中波纹管设计强度的理论计算结果,应用Ansys软件,通过非线性有限元分析对其进行了验证,并将二者的结果进行比较,获得了该波纹管受力的特点,确认了该波纹管设计强度理论计算结果的安全可靠性。     

急冷器内液滴运动蒸发的数值模拟

建立了错流射流单液滴蒸发运动过程的数学模型,对急冷器内急冷油液滴运动蒸发过程进行了数值模拟,探讨了液滴运动轨迹和蒸发特性。模拟结果表明,液滴初始直径越小,裂解气流温度越高,液滴蒸发越快,液滴生存时间越短;初始射流速度对急冷油液滴在裂解气流内的贯穿距离和生存时间影响较小,提高初始射流速度,并不能明显加速液滴蒸发;液滴初始直径、射流角度对液滴运动轨迹有较大影响;在液滴初始直径为1.0 mm、裂解气速度10.0 m/s、急冷油初始射流速度24.0 m/s的条件下,临界射流角度约为137°。     

套管式流化床传热特性的数值模拟

为探究套管式流化床在不同操作参数下的传热特性,对自搭建的套管式流化床进行了基于欧拉-欧拉法的三维数值模拟,并进行准确性验证,考察了不同的环形区烟气流速、表观气速和床料颗粒粒径对流化床内传热特性的影响。实验结果表明,提高环形区域内的热烟气流速可以有效地提高热烟气与内管壁面间的对流传热系数,但对外壁面温度的影响较小;颗粒相与内管壁面和载气间的对流传热系数随颗粒直径的增大而减小,颗粒相平均温度随粒径的增大而下降;随表观气速的增大,管内流体与壁面间的对流传热系数会先上升,并在表观气速为1.1 m/s时达到峰值,后随表观气速的进一步增大而逐渐下降。     

波纹管结构参数对传热性能影响

分别以不同规格的波纹管为模型,应用FLUENT软件对湍流流动状态下波纹管内的传热进行模拟,分析了流体流动状态和波纹管几何结构参数对传热系数的影响。结果表明,波纹管的壁面平均传热系数随着入口雷诺数的增加而增大;与光滑管相比,在低雷诺数的情况下,波纹管传热强化效率随雷诺数的增大而增大,而随着雷诺数的进一步提高,波纹管的强化传热效果逐步减弱;当波纹管的外径与内径的比值在1.25~1.40时,其传热强化效果最好。     

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。     

典型石油化工反应器传热性能对比评述

传热是石化反应器设计的关键问题之一。传热过程受多因素控制,且与反应器类型密切相关,而以往研究集中于某一类反应器的传热机理和关联式,缺乏不同类型反应器传热性能的综合比较;同时,各类型反应器有效传热系数的数值范围存在争议。本文旨在定量对比典型反应器的传热性能,利用已发表的大量传热系数关联式,系统地计算、分析了固定床、流化床和环管反应器这三种典型石化反应器,通过关联传热系数与流速,总结了不同类型反应器传热系数的变化范围。结果表明：气-固固定床传热系数可达200 W/m2?K,远超出文献建议范围17-89 W/m2?K;两相及三相流化床的传热性能均优于固定床;同时包含液相的体系传热性能更优,因此三相流化床传热性能最佳,其传热系数>1000 W/m2?K。以上结论可为工业反应器设计和选择提供基础和依据。     

螺旋折流板冠形翅片管油冷器的性能与工业应用

对螺旋折流板冠形翅片管油冷器的传热与阻力性能进行了实验研究.结果表明,其壳程传热膜系数可达1 100～1 300 W/(m2·K),而壳程阻力系数比同等条件下的弓形折流板低30%～50%.将螺旋折流板冠形翅片管油冷器应用于石化生产中的结果表明,其传热性能比原低肋管油冷器高20%～35%,设备投资低30%,动力消耗比弓形折流板换热器低30%.另外由于增强了油流体湍流程度,使油冷器的结垢减少.     

折流式外取热器内传热强化特性

为解决流化催化裂化(FCC)外取热器的取热负荷不足问题,提出了一种新型折流式外取热器,即在工业常用的下流式外取热器的基础上,沿催化剂流动方向增设若干折流板。通过大型冷模实验分别测量了下流式和折流式外取热器密相区和稀相区的传热系数,结果表明：在密相区和稀相区,折流式外取热器的传热系数均大于下流式外取热器,其中密相区和稀相区的传热系数的相对增长量分别为26.9%~267.9%和31.6%~152.5%。在折流式外取热器的密相区,传热系数得到强化,主要是因为颗粒径向流动的增加、密相床层的轴向混合的增强和气泡尺寸的变小;在稀相区,主要是由于颗粒流沿折流板以“折流”形式流动,增长了颗粒的过流路径,同时折流板上的开孔使催化剂分布更加均匀,提高了颗粒与换热管的接触分率。由于下流式和折流式外取热器内密相区传热系数均远大于稀相区,因此密相区为主要换热区域。建立了2种外取热器的密相区传热系数关联式,其计算值与预测值间相对误差小于20%。     

结构参数对蜂窝夹套传热性能的影响

为研究工程应用中蜂窝夹套的传热性能问题,采用FLUENT 17.0软件对短管分别按三角形和正方形排列的短管蜂窝夹套以及整体夹套内的流场进行模拟分析,研究不同截面处速度和温度分布情况,比较整体夹套与蜂窝夹套的传热性能,探究不同短管间距s和短管长径比l/d对传热性能的影响。结果表明,三角形排列的短管蜂窝夹套传热效果更好;随短管间距s不断减小,短管长径比l/d不断增大,扰流效果更好且流动死角区域减少,整体温度分布趋于均匀化;在相同条件下,可通过增加短管长度提高传热效果,对工程设计具有一定的指导意义。     

大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟

利用FLUENT软件对大型薄膜蒸发器夹套结构内流体的传热性能进行数值模拟,通过对比蜂窝结构与整体结构,得出蜂窝结构夹套内温度场和速度场分布均匀,传热性能较整体结构夹套得到了很大提高。采用正交实验理论,分析了蜂窝夹套不同结构参数对传热的影响,得到了合理的蜂窝夹套结构形式。     

催化裂化外取热器传热与流动特性的大型冷模实验

为了深入认识催化裂化外取热器内的传热和流动特性,在1套Ø500 mm×3.0 m、内设9根竖直翅片取热管的大型催化裂化外取热器冷态模型中,采用和工业装置类似的传热机制,测量了不同操作条件下外取热器内取热管传热系数的变化规律,并结合床层密度轴、径向变化规律进行了分析。结果表明,取热管传热系数随表观气速(u)增大呈现先增大后减小的趋势,峰值点出现在0.4 m/s时,这一趋势和床层从鼓泡到湍动的流域转变密切相关,工业设计中可以选用床层的起始湍动速度作为最佳操作气速;由于中心区域气泡和颗粒更为强烈的运动,因此中心处取热管的传热系数显著高于边壁区域取热管的传热系数,和床层中心稀、边壁浓的床层密度径向分布相对应;随着床层高度的不断降低,取热管传热系数呈现单调下降的趋势,因此改变床层高度可以作为调节外取热器取热负荷的一个有效手段。     

水套炉强化传热与结构优化设计应用

水套炉研究在强化传热技术、相变传热技术和控制技术等方面取得了很大的进步,但是在外形结构和金属耗量方面没有突破性的进展。针对水套炉应用存在的问题,结合相变传热技术,采用锅壳式锅炉的设计理念,对水套炉结构进行了优化设计。介绍了水套炉结构方面的新特性,探讨强度计算相关标准的应用。     

管式蒸发空冷使用增膜板的强化传热

增膜板是管式蒸发空冷器中的新型强化传热元件。管子上的水落到增膜板上铺展成膜,增大了水与空气的换热面积,由此使落到下一层管子上的水的温度降低,使得下一层管子的内外温差得以扩大,强化了下一层管子的传热。在1．5m×3Wi中试装置上对光管管束与增膜板管束进行了换热对比实验,结果表明,在相同实验条件下增膜板管柬蒸发空冷器的传热量可比光管管束空冷器至少增加20％。达到一定传热效果后,喷淋量加大,传热量并不明显增加。在一定风量范围内,增加风量可明显提高空冷器传热效率。     

基于性能理念的导管架平台阻尼隔震技术及优化

基于性能的抗震设计理论,提出了面向海洋平台结构的地震设防水准和性能目标,并阐述了平台结构失效模式及量化判别依据。针对胜利油田CB32A导管架平台的特点,在端帽与平台甲板之间设置阻尼隔震层,利用ANSYS有限元数值分析平台,对该导管架式海洋平台的阻尼隔震体系在设计地震及罕遇地震两种作用下的实际抗震性能水平进行分析,并对目标性能达标情况进行评估和结构优化。研究结果表明,隔震技术是海洋平台一种有效的减振控制手段,该平台能够满足结构的性能目标;对其进行截面优化设计也能在保证结构安全的前提下大幅度减少钢材的用量。     

气囊助浮大型导管架下水可行性研究

渤海是目前中国海上最大的原油生产基地,近年来不断有新的大型油田发现。由于我国的环保要求日趋严格,海洋工程结构物上部组块的质量越来越大,导管架的质量也随之增加。大型导管架海上安装时,往往依托大型浮吊完成吊装下水作业。大型浮吊的日费率高昂,且资源较为紧张,会给项目的投产带来不确定性因素。文章从技术角度论证了气囊助浮大型导管架下水的可行性;通过工程实例介绍了导管架配置气囊的设计方案;并从经济效益角度进行了对比分析;最后给出了分析结论及建议,并指出了气囊在海洋工程领域应用的前景。