AQC锅炉进风管道保温数值模拟研究

水泥窑余热电站AQC锅炉进风管道及其保温设计对锅炉运行及其热量利用影响较大,为减少热损失,提高余热回收效率,需对进风管道采取保温措施。本文通过分析AQC锅炉进风管道换热机理,建立了AQC锅炉进风管道物理场模型,并利用Fluent软件进行了数值模拟计算,获得了不同内保温层厚度的AQC锅炉进风管道温度场,以及热风温度随管道长度变化的线性关系曲线。数值模拟结果表明,AQC锅炉进风管道（φ3 620mm×8mm）内保温层厚度为70mm、耐磨浇注料及外保温层厚度为100mm时,为最经济、合理的保温层厚度设计方案。     

基于CFD的深海管汇传热数值模拟研究

以深海水下管汇为对象,建立管汇在海水中的传热模型,并通过CFD软件模拟了管汇的温度分布情况。结果表明:未施加保温层的管汇整体温度较低,不能满足正常的生产要求;施加保温层后,管汇温度明显升高,支管温度梯度逐渐平缓;随着保温层厚度的增加,管汇温度不断升高,而当保温层厚度超过50mm后,整个管汇温度升高幅度变小。     

LNG输送管道耦合传热的数值模拟

对LNG输送管道与其周围环境之间的耦合传热过程进行分析,包括管道与保温层之间的导热以及保温层与周围环境之间的对流传热和辐射,并对LNG输送管道的冷量损失进行了较为完整的分析和计算。用数值仿真对管道周围的流场和温度场进行模拟和分析,比较了不同厚度的保温材料、Reynolds数、环境温度以及阳光辐射等对冷量损失的影响。结果表明保温材料特性对LNG输送管道的冷量损失影响较为敏感。随着保温材料热阻的增加,Reynolds数、环境温度以及阳光辐射对冷量的损失的影响逐渐减小。     

炼厂内保温管道温度场模拟研究

由于重油粘度大,在运输过程中需要加热,通常需要在管道外加保温层。为了有效减少能源损失,降低生产成本,就必须研究管道的保温材料和保温层厚度。通过分析管道的几何特性,建立了管道保温层温度场的数学模型,运用有限元分析软件ANSYS求解该数学模型,得到保温管道的温度分布。以广东茂名石化炼油厂内某一保温管道为例,基于温度场模拟结果,计算出保温经济厚度。这些问题的求解为减少能量损耗、优化保温管道设计等问题奠定了理论基础。     

管道及其保温层同步设计的新方法

作为节能措施之一的隔热保温技术广泛应用于机械、冶金、动力和化工等工程领域.传统的热力管道及其保温层设计一般分两步进行[1-4],首先根据介质的流量和状态参数选择合理的流速范围,从而确定热力管道的管径;然后根据管径大小和介质温度的高低,从减小热力管道散热损失费用和保温层初投资费用的角度出发确定最佳的保温层厚度即经济厚度.显然,这种方法忽略了热力管道管径的选择和保温层厚度的确定是相互关联、相互制约的     

浅析地下水环境下热油管道保温层厚度选取

处于地下水环境中的埋地热油管道周围难以形成稳定的温度场,热损失较大,应优先考虑采用保温措施。选择保温层厚度时应综合考虑经济性及安全性。本文根据地下水环境下埋地热油管道的传热规律,对管道总传热系数K值计算公式进行了简化。在给定油品种类和管道直径的条件下,计算得到了不同保温层厚度时的出站温度;对比了不同管径时保温层厚度变化对费用净现值的影响,给出了保温层厚度的推荐值。     

硅酸铝/氧化锆纤维板在微波加热中透波性研究

为了研究微波加热过程中温度、厚度对硅酸铝/氧化锆纤维板保温层透波性能的影响,以期设计出在整个微波加热过程中都具有良好透波性能的保温层,利用通过单层平板内电磁波传播的理论机制和计算模拟技术,分析了保温层厚度和温度变化对硅酸铝/氧化锆纤维板透波性能影响的规律。同时从透波性能的角度,提出了硅酸铝/氧化锆纤维板保温层在微波加热中厚度选择的基本原则。研究结果表明:20℃时,硅酸铝纤维板的功率透过系数随厚度增加呈波动状态变化,存在透波峰;随着温度的升高,这种波动状逐渐消失,近似呈线性递减,1 300℃时,0.1 m厚度的硅酸铝纤维透波率仅为0.62。氧化锆纤维板在20,200,500℃时,功率透过系数随着厚度的增加呈明显的波动变化,厚度为0.04,0.08 m时,功率透过系数曲线出现透波峰。该研究成果有助于微波高温加热设备的设计,微波加热工艺参数的优化以及微波能利用率的提高。     

原油管道总传热系数影响因素研究

利用PIPESIM流体计算软件对影响原油管道总传热系数的因素进行模拟分析,确定了保温层厚度、保温材料导热系数、管径、原油含水率、原油流速、管道埋深、管道埋深处地温、土壤导热系数为影响管道总传热系数的主要因素;总传热系数随着管道保温层厚度、管径、管道埋深和管道埋深处地温的升高而降低,随着土壤导热系数、保温材料导热系数、原油含水率和原油流速的升高而增大;对于保温管道,各种因素对管道总传热系数影响程度大小顺序为:保温层导热系数、保温层厚度、管径、土壤导热系数、管道埋深、原油含水率、原油流速、埋深处地温。     

液化天然气(LNG)的长距离输送及其冷能利用

通过Sinda/Fluint软件针对在不同保温层厚度及外界环境温度的条件,对LNG长输管道进行模拟仿真,得到了管道末端的温度及长距离输送的压力损失。模拟结果表明保温层厚度0.1 m,外界温度33.5 ℃时,−160 ℃、6.6 MPa的LNG经过12 km的长距离输送后温度升高4.068 ℃,压力损失2.52 MPa。以此为初始条件,通过HYSYS软件设计管道下游的LNG冷能利用方案,为LNG接收站12 km外的共30×10⁴m²的低温库、常温库和高温库提供冷量。     

600℃过热蒸汽输送管道保温的实验研究

在现有过热蒸汽输送管线保温措施基础上,通过设计不同实验方案,对600℃过热蒸汽输送管道保温特性、保温结构以及保温材料选择进行研究,揭示了各层温度随时间变化规律。实验结果表明:在距离输气管外壁一定范围内,设计保温结构必须考虑管壁的辐射传热;在保温层厚度84—200 mm范围内,相同保温层厚度下,相比于无铝箔保温结构(仅泡沫石棉),覆有7—10层铝箔保温结构(泡沫石棉+铝箔)可减少热流量30%—70%;稳定阶段,在保温层厚度120 mm处,覆有10层铝箔保温结构比无铝箔保温结构温差高48—102℃,温度梯度高0.41—0.85℃/mm,热流密度前者仅是后者的30%—50%;保温层温度与厚度之间满足四次方多项式关系。最后给出了选择保温材料和优化保温结构参考建议。     

LNG船B型液货舱绝热材料破损对蒸发率的影响模拟分析

以B型液化天然气（LNG）船为对象,通过计算流体力学（CFD）数值模拟方法,分析了不同工况下LNG液货舱的温度场分布以及传热量情况,同时计算了各工况的蒸发率。研究结果表明,在绝热层厚度400 mm、空气温度5℃时,绝热层破损1 m²和绝热层完好的情况相比,其蒸发率增加12%;绝热材料保温能力衰减和保温层破损对LNG液货舱传热量和蒸发率影响较大。     

基于ANSYS的LNG管道保冷结构分析

介绍了LNG管道保冷结构以及保冷层厚度的计算方法,应用有限元分析软件对LNG低温长输管道进行了稳态热力分析。在计算管道截面温度场时,采用保冷层材料导热系数随温度变化和平均导热系数两种方法进行模拟。研究结果表明温度分布基本相同,而热流密度值不同。     

5.42 m3梭式窑窑体内衬材料节能效果的有限元分析和优化配置

以烧成碳化硅制品的5.42 m³梭式窑为研究对象,使用ANSYS有限元分析软件对三种不同内衬配置的窑体的温度场和热损失进行了数值模拟计算和对比分析。结果表明：1)在窑体总厚度不变时,减小工作层厚度并同时增加保温层厚度能显著降低窑体的热损失;2)仅增加保温层厚度时,窑体的散热量减少而蓄热量增加,总的热损失基本不变;3)仅减小工作层厚度会降低蓄热损失,但是会提高窑体外表面温度,增加散热损失。经综合比较,在不改变窑体总厚度的前提下,减少工作层的厚度并同时增加保温层的厚度为最优节能方案,可以使窑体内衬材料的总热损失降低约8.1%,取得较好的节能效果。     

架空热油管道保温层厚度计算

建立了管道保温计算的数学模型,通过具体实例,用计算机编程得出大量数据,通过origin8.0软件绘出保温层厚度分别与保温效率、管道总传热系数、保温层表面温度和沿程温降的关系图,不仅直观地体现了保温层厚度对管道传热的影响以及变化趋势,还可以从图中查出任意厚度下的保温情况,为求解热油管道保温层厚度提供一种新方法。     

固定管板式换热器的温度场数值分析

在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比。结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的。有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力。     

LNG船B型液货舱温度场模拟分析

介绍了液化天然气B型液货舱的结构,建立液货舱计算模型。然后,采用CFD数值模拟方法,计算分析了6种工况下LNG船液货舱的温度场分布和速度场分布以及传热量情况,并计算出了不同工况下的日蒸发率。研究结果表明在绝热层厚度350 mm且完好的情况下,LNG液货舱达到了日蒸发率不超过0.1%·d^-1的设计目标。研究结果为LNG船围护系统绝热设计和创新提供重要的参考。     

外凸式波节套管换热器壳程流动与传热机理的数值模拟

针对波节套管换热器壳程中的流动和传热机理进行了k-ε的数值模拟研究。采用六面体网格结合波节区域加密的特殊划分方法,进行了首层网格间距和主流区网格间距的无关性分析。数值模拟结果与经验公式进行对比,验证了数值模拟方法的准确性。对比分析了波节管和光管中流动和传热参数（速度、温度、湍动能和湍流耗散率）的性能差异,揭示了波节管的强化换热机理。同时,分析了波节管的局部Nusselt数和阻力降沿壁面的变化规律。结果表明流体在波节的去流侧形成了一个脱体旋涡,破坏了流体的速度边界层和温度边界层,同时使得其内部的摩擦阻力和热扩散能力明显提高,起到了明显的强化换热效应。     

热回收焦炉桥管和集气管烟气流动特性的研究

针对某热回收焦炉桥管和集气管存在的问题,建立数学模型,利用CFD数值模拟软件,对管内的流动传热进行分析研究,结果表明,在集气总管尺寸固定、集气支管保温效果良好的情况下,应尽可能增大集气支管内径,以平衡各炭化室对应桥管的吸力,进而增大集气支管末端炭化室所供烟气体积流率。     

Method to determine the equivalent thermal diffusion coefficient of the intumescent coating for cables

The thermal diffusion coefficient of the intumescent insulating layer, which forms when a fire-retardant coating is subjected to heat in a fire, is a key factor used in assessing the fire protection performance of the coating. However, because there are many factors influencing this coefficient, it is usually difficult to measure its value directly from tests. Based on the insulation failure experiment of a cable exposed to heat, the relationship between failure time, equivalent thermal diffusion coefficient, and thickness of expansion layer has been determined by means of numerical calculation from a heat transfer model built in this paper; a computing formula has been thus established. According to the formula, the equivalent thermal diffusion coefficient of the expansion layer can be determined after the diffusion coefficient and the thickness of the expansion layer are obtained from the insulation failure experiment of a cable.