内部热耦合塔的传热研究北大核心CSCD

以中试规模的内部热耦合塔为研究对象、乙醇-水为待分离物系,计算了该塔传热过程中两塔段间实际的传热量;通过分析实际传热量随压缩比的变化,确定了该塔的最佳压缩比。通过实验数据得出,两塔段内的温度及塔间对应位置间的温差均随压缩比的增大不断增加。为了实现较优的正向传热推动力,将该塔的可操作压缩比范围缩小到1.8~2.6。将通过传热模型计算得到的传热量带入Aspen Plus软件中进行模拟,得到精馏段的内回流量和提馏段的蒸汽增量随压缩比的增大不断增大。精馏段塔壁上的液膜逐渐增厚及提馏段汽化量的不断增加,在一定程度上阻碍了热量传递。综合考虑各因素,当压缩比小于2.0时,实际传热量随压缩比的增大明显增大,节能明显;压缩比大于2.0后,传热量趋于不变,节能优势减弱;最佳操作压缩比定为2.0。     

缝洞型岩溶热储流动传热耦合数值模拟

缝洞型岩溶热储是一种典型的地热能储层,具有出水量大且地热利用后尾水易于回灌的优势,是我国最具开发利用潜力的地热储层类型之一,但由于其储集空间类型多样（孔缝洞）,且具有复杂的多尺度、强非均质性、多流态特征,因此对于热采过程中所涉及的流动、传热过程及热采动态等特征的认识尚不清晰。为此,基于缝洞型岩溶热储的特点,提出了基于离散缝洞网络方法的热流耦合数值模拟方法,并进行了模型准确性验证。研究结果表明：(1)提出了多孔介质渗流区采用达西定律描述,溶洞自由流区域采用Navier-Stokes方程描述,两区域间采用Beavers-Joseph-Saffman边界条件进行耦合的流动传热耦合数值模型;(2)裂缝网络连通性是控制和评价缝洞型热储流动传热效果的关键参数,而溶洞的存在对热储内的流动传热效果起重要影响;(3)离散缝洞网络热流耦合模型能够有效地描述缝洞型热储的流动传热过程,并发现裂缝网络连通性控制着缝洞型热储的热流耦合过程;(4)溶洞的存在会严重影响热储的热流耦合过程,一是增多系统内贯穿的高速流动通道数量,甚至使系统从不连通变为连通,二是增大系统内局部流动通道速度。结论认为,该方法对于研究缝洞型岩...     

螺旋回热器传热性能的研究

本文以相似理论为指导,通过传热实验,研究了螺旋回热器在稳定流动状态下的传热性能,以及几何参数对传热性能的影响。     

一种用于多晶硅的无关联塔差压热耦合技术

本文提供了一种多晶硅精馏提纯无关联塔之间的差压热耦合技术。该技术可以是两塔或三塔,各塔各自有进料、塔顶采出、塔底采出,物料之间无任何关系,实现了不同塔组不同塔之间的塔差压热耦合,扩大了常规差压热耦合的使用范围。     

热虹吸换热组件传热性能的试验研究

本文介绍了热虹吸换热组件传热性能试验研究的情况。研究结果表明,该组件不仅具有单支热虹吸管的优良性能,而且还有较强的自动均载能力。     

稠油开采双管拌热传热过程研究

为了进一步了解采用双管拌热技术开采稠油油藏时的井筒温度分布情况,利用井筒热传导机理研究了主管内流体温度和压力的变化情况。双管拌热技术开采过程是先通过主油管向油层注入大量蒸汽,随后焖井数天,使蒸汽和地层充分进行热交换;然后,在副管拌热条件下由主管采出。对采出过程建立了双管拌热中温度场的数学模型,并对国内某油田提供的实验井数据进行了数值模拟和分析。     

塔系热集成问题的研究及进展

精馏以能量为分离剂，则能量的合理利用问题必须考虑。塔系的热集成是针对精馏系统的一种节能潜力极大的措施，因而研究和改进塔系热集成的方法是化工过程节能的一个热点。本文综述了国内外塔系热集成领域的研究及新进展。通过对这些研究的归纳和分析，指出了塔系热集成问题研究方法的发展趋向。     

常压加热炉辐射段耦合传热的数值模拟

 采用分区耦合的方法研究了某常压加热炉辐射段内的流动、燃烧和传热的全部工艺过程,并系统地分析了炉管表面温度和热强度分布。计算中,实现了燃烧器、炉膛、炉管整体几何结构的建模和网格划分,选用标准k-ε湍流模型、非预混燃烧模型和离散坐标辐射传热模型,将炉管黑度定为0.8,模拟得到了炉内的流场、温度场及炉管表面温度和热强度分布的详细信息。结果表明,底部燃烧器的高速射流在炉膛下部产生较大回流区,对炉膛下部烟气温度分布的均匀性至关重要;炉管管壁温度和热强度分布存在明显非均匀性,影响炉管使用寿命。炉膛温度及炉管管壁热强度模拟结果与常压炉测定数据和设计数据一致,证明了模拟计算的可行性和准确性,为常压炉的设计和优化提供理论参考。     

加氢裂化空冷管束流动传热的耦合模拟

为研究加氢裂化空冷管道内流动场和温度场分布规律,在流动传热耦合分析的基础上,结合高雷诺数k-ε湍流模型和热对流传导模型,采用有限元方法数值模拟空冷管道内湍流流动与对流传热过程。研究结果表明:管道壁面处存在速度边界层和温度边界层,有着较大的速度梯度和温度梯度;衬管后存在回流区域,最大回流长度为4.8 mm;流体温度随管道长度呈近线性递减趋势,在同一截面处流体温差较小;流体出口温度随管径减小而减小,随流速的增大而增大。     

天然气水合物注热开采热前缘传热方式探讨

为了探讨注热开采天然气水合物(以下简称水合物)过程中控制热前缘移动的主要传热方式、判别目前大多数解析模型只考虑热传导而忽略热对流影响的处理方式是否合理,在室内进行了注热开采水合物实验,并将所得结果与Selim解析模型的计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)热前缘推进速度随注热水速度的增大而增大,而随注热水温度的升高则变化不大,说明热对流是促进热前缘移动和水合物分解的关键因素;(2)在同等条件下,实验测定的热前缘移动速率是上述模型计算结果的10倍左右,结果差异如此之大主要是因为后者仅考虑了热传导传热方式;(3)计算得到注热开采水合物过程由热传导传递的热流量仅占总热流量的6.04%,而通过热对流传递的热流量则占总热流量的93.96%,通过热对流传递的热流量是通过热传导传递的热流量的15.56倍。结论认为,热对流是控制注热开采水合物热前缘移动的主要传热方式,目前大多数解析模型只考虑热传导这一种传热方式而忽略热对流影响的处理方式是不合理的,应同时考虑热对流、热传导两种传热方式才符合实际情况。     

导热胶泥伴热传热特性及节能潜力研究

导热胶泥伴热是对传统伴热的一种优化,通过在伴热管与工艺管之间填充导热胶泥,把原来的线接触改变为面接触,一方面增大伴热面积,另一方面用高导热系数的导热胶泥代替低导热系数的空气,从而增大传热效率。利用FLUENT软件对导热胶泥蒸汽伴热系统的传热特性和节能潜力进行了数值模拟分析。结果表明,在伴热蒸汽温度相同时,导热胶泥伴热系统较传统伴热管伴热系统能提高工艺介质温度20~45℃左右,节能潜力较为显著。该研究结果为伴热过程的优化及工程应用提供了理论依据。     

新型塔复式塔的研究

用混合池理论对复式塔的分离能力进行了分析。研究表明,由于塔内汽、液两相均不处于理想的完全混合状态,复合塔的实际分离能力低于文献给出的理论值。用冷模装置测定了两种塔板的复式塔的液泛特性,提出了改善复式塔液泛性能的设想。     

水下采油树系统内部管道传热数值模拟

由于海水的冷却作用,水下采油树系统中的原油容易结蜡或形成水合物,并发生沉积,甚至堵塞流道,严重影响油气田安全高效经济运行。在概述水合物主要防治技术的基础上,建立了水下采油树内部管道传热模型,定义了流固耦合界面,分别模拟无保温层时原油在5、10和20m/s这3种初始速度下进入内部管道后的传热情况,探讨了海水冷却作用的影响。研究结果表明,原油必须以一定速度流经管道,这样一方面可以避免温度下降过快导致流体黏度上升和流速变慢,另一方面原油以一定速度流经管道可以将边缘将要成核或已经成核但尚未成团的水合物带走,不至于逐渐积聚成块。     

两类弹性传热管束管内流固耦合振动特性研究

弹性传热元件是由多根弯曲管束组成,通过连接体胀接后悬臂支撑,由于结构复杂,难以直接求解其管内流固耦合振动方程。建立了平面弹性管束和空间螺旋管束2类弹性管束的振动状态方程,对比分析了管内流速对2类弹性管束振动特性的影响。在相同的管内流动条件下,空间螺旋管束的频率较低,其振动失稳的临界流速比平面弹性管束的小,但远大于弹性管束换热器在石化工程中的实际管程流速,保证了设备运行的可靠性。     

异形甲烷蒸汽转化催化剂传质传热耦合数学模型

针对甲烷蒸汽转化催化剂异形化过程中理论研究困难、性能数据主要依靠实测的问题,建立了适用于异形甲烷蒸汽转化催化剂的传质-传热耦合三维数学模型,用有限元法求解,求解方法简单、快速、精确。应用本模型计算了七孔球形转化催化剂的效率因子,获得了催化剂粒内的浓度、温度、反应速率、温度梯度分布。效率因子模型值与实验值较为吻合,平均相对误差8 22%。模拟结果表明:七孔球形催化剂效率因子在0 2～0 4之间,粒内存在10～16℃的温差,不能视为等温;催化剂粒内浓度、温度变化剧烈,有效反应区仅存在于靠近催化剂外表面的较小范围内,粒内存在较大的死区。     

注汽过程井筒传热及热损失计算方法研究

运用传热学、热力学及流体力学等学科知识，对井筒传热过程进行了分析，在此基础上建立了井筒传热综合分析模型，确定了求解方法，编制了计算软件，并进行了实际计算。这一研究成果对优化井筒结构、降低井筒热损失研究，具有指导意义。     

提高热虹吸型热管传热性能的途径

通过对影响加热炉用气－气热虹吸型热管换热器运行寿命的因素的评述，提出相应对策，为延长设备运行周期提供依据。     

热波耦合辅助稠油催化裂解实验研究

为提高蒸汽吞吐采收率,利用胜利孤东油区油样及新型多活性点催化剂体系（ ＤＨＬＪ－３）,借助室内大功率谐振波发生装置,研究热波耦合作用下催化裂解前后稠油重质组分的变化,评价振动时机对稠油降黏效果及降黏效果反弹率的影响,同时探讨了高温蒸汽、低频波、催化裂解３ 者间协同作用机理。结果表明,与纯催化裂解相比,该技术在不同裂解温度下降黏率提高了４～１２ 个百分点,胶质、沥青质的转化率增大,增幅最大可分别达到５. ４％、２. ９％,稠油降黏的反弹率很小。矿场试验２ 口井,措施后比上轮蒸汽吞吐产油量增加１ ８８４.􀆰 ３ ｔ,平均投入产出比达１. ０ ∶ １２􀆰 ７,油井峰值产油量明显提高,稳产时期明显延长。     

塔东地区盆山耦合与油气成藏模式研究

以大陆动力学、构造地质学和含油气系统理论做指导,以盆地构造―沉积分析技术为手段,研究了塔东地区与南天山、阿尔金山之间的耦合关系,探讨了塔东地区的大地构造演化特征及其对油气成藏的控制,完善了塔东地区的油气成藏模式。指出:从中新生代以来,塔东地区与南天山、阿尔金山盆山耦合关系十分密切;构造是塔东地区沉积演化史的主控因素,控制了油气的生储盖成藏组合;侏罗系煤系露头的发现,为混源油气成藏模式提供了有利的证据。