废热锅炉管板冷却室流动传热特性及热应力研究
发布时间：2021-06-26 07:04
废热锅炉是气态烃非催化部分氧化工艺中的核心设备,可回收合成气高温显热,它的安全稳定运行事关全系统的安全、稳定、长周期、高效运转;废热锅炉管板冷却室入口合成气温度高达1250～1350℃,导致热应力很大,危及系统安全。本文建立了废热锅炉管板冷却室的数值模型,采用计算流体力学耦合热应力分析的手段,探究了合成气入口温度、速度、冷却水进水方式和入口温度对冷却室内流场分布和传热情况的影响,确定了适宜的冷却室结构。研究发现降低合成气入口温度,提高冷却水入口温度有利于降低冷却室合成气管壁的热应力,对保持装置安全稳定运行很有意义。根据工业装置设计冷态实验装置,采用停留时间法确定了合成气管周围和冷却水出口的流动情况,结果显示合成气管周围冷却水返混程度很小、射流流动作用强烈,冷却水出口各测量点停留时间分布相似、流场均匀且停留时间分布平缓,颗粒沉积实验显示合成气管附近的流动情况好,不存在局部死区。通过改进热量回收工艺将废锅入口温度由1250℃降低至1000℃,并做出物料、能量衡算;采用热应力分析的方法,评价了附加刚玉管和降低入口温度的影响,实际操作可以通过适当降低入口温度和附加刚玉管相结合的方法来达到稳定操...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１部分氧化炉内流场形式??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉａｌ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｇａｓｉｆｅｒ??
锅炉就是采用这种双管板型结构。??张起侨［２９］采用有限元法分析了硫回收工艺中对１３５０°Ｃ的高温工艺气进行冷却的废??热锅炉过渡结构如图２．２所示，得出薄管板的应力分布；温度场的计算采用对流传热系??
孙月秋等［４２］对间隙为０．５？２．５ｍｍ的窄环形流道的套管式换热器（结构简图如图２．４所示）进行了传热和阻力特性的实验研究，通过实验拟合出雷诺数与传热系数曲线并出在高雷诺数下间隙为１．７５和２．０ｍｍ的流道传热有明显优势，随着流速的不断增大环形通道内流体流动出现了从层流向湍流过渡提前的现象，当Ｒｅ＞７５０时窄环形流道够强化传热效果，而当雷诺数较小时则会出现传热恶化。孙立成等［４３］探究了环隙内水的??单相对流传热，发现水在环隙流动更容易发生脉动从而强化传热并得出流体在环隙中换??热存在一个最佳环隙宽度，当环隙宽度过大或过小时都会减弱流体的传热效果。Ｓｈｉｖａｎ等［４４］在考虑纳米流体的添加下对双套管换热器的换热效率进行了敏感性分析，研究了不??同雷诺数、颗粒体积分数和纳米流体在管内、管外及两者都有的条件下双套管换热器的??传热情况，采用有限体积法进行模拟得到：在纳米颗粒体积分数相同的条件下随着流的流速増加传热努赛尔数会得到增强；增加纳米流体的颗粒体积分数同时减小其流过面积可提高双套管换热器的传热效率，作者在文中对纳米流体强化传热的效果做出了
【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡段结构对废热锅炉薄管板应力分布的影响[J]. 张起侨. 压力容器. 2016(08)
[2]管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性[J]. 王晶,王亦飞,颜留成,伍子玮,于广锁. 化工学报. 2016(06)
[3]火管式余热锅炉管板冷却室内流动传热研究[J]. 李超,黄波,代正华,杨骥,于广锁,王辅臣. 中国电机工程学报. 2015(17)
[4]不同气氛下对流废锅流场和温度场的数值模拟[J]. 孟磊,金晶,董振,高文静,曾武勇,高新勇. 煤炭转化. 2014(01)
[5]Direct conversion of natural gas to higher hydrocarbons:A review[J]. Sachchit Majhi,Pravakar Mohanty,Hui Wang,K.K.Pant. Journal of Energy Chemistry. 2013(04)
[6]窄环形通道流体特性的实验研究[J]. 孙月秋,仪登利,闫郡庭. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]薄管板结构废热锅炉有限元分析[J]. 修维红,李永泰,李云福,陈永东,陶昌勤. 化工设备与管道. 2011(04)
[8]我国工业余热回收利用技术综述[J]. 连红奎,李艳,束光阳子,顾春伟. 节能技术. 2011(02)
[9]高效低阻强化换热技术的三场协同性探讨[J]. 何雅玲,雷勇刚,田丽亭,楚攀,刘占斌. 工程热物理学报. 2009(11)
[10]新型废热锅炉的设计[J]. 李云福,陶昌勤,陈合亮,张中清. 压力容器. 2009(05)
博士论文
[1]天然气非催化部分氧化转化炉内燃烧特性研究[D]. 李新宇.华东理工大学 2017
[2]天然气非催化部分氧化过程研究及系统分析[D]. 徐月亭.华东理工大学 2016
本文编号：3250875
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１部分氧化炉内流场形式??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉａｌ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｇａｓｉｆｅｒ??
锅炉就是采用这种双管板型结构。??张起侨［２９］采用有限元法分析了硫回收工艺中对１３５０°Ｃ的高温工艺气进行冷却的废??热锅炉过渡结构如图２．２所示，得出薄管板的应力分布；温度场的计算采用对流传热系??
孙月秋等［４２］对间隙为０．５？２．５ｍｍ的窄环形流道的套管式换热器（结构简图如图２．４所示）进行了传热和阻力特性的实验研究，通过实验拟合出雷诺数与传热系数曲线并出在高雷诺数下间隙为１．７５和２．０ｍｍ的流道传热有明显优势，随着流速的不断增大环形通道内流体流动出现了从层流向湍流过渡提前的现象，当Ｒｅ＞７５０时窄环形流道够强化传热效果，而当雷诺数较小时则会出现传热恶化。孙立成等［４３］探究了环隙内水的??单相对流传热，发现水在环隙流动更容易发生脉动从而强化传热并得出流体在环隙中换??热存在一个最佳环隙宽度，当环隙宽度过大或过小时都会减弱流体的传热效果。Ｓｈｉｖａｎ等［４４］在考虑纳米流体的添加下对双套管换热器的换热效率进行了敏感性分析，研究了不??同雷诺数、颗粒体积分数和纳米流体在管内、管外及两者都有的条件下双套管换热器的??传热情况，采用有限体积法进行模拟得到：在纳米颗粒体积分数相同的条件下随着流的流速増加传热努赛尔数会得到增强；增加纳米流体的颗粒体积分数同时减小其流过面积可提高双套管换热器的传热效率，作者在文中对纳米流体强化传热的效果做出了
【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡段结构对废热锅炉薄管板应力分布的影响[J]. 张起侨. 压力容器. 2016(08)
[2]管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性[J]. 王晶,王亦飞,颜留成,伍子玮,于广锁. 化工学报. 2016(06)
[3]火管式余热锅炉管板冷却室内流动传热研究[J]. 李超,黄波,代正华,杨骥,于广锁,王辅臣. 中国电机工程学报. 2015(17)
[4]不同气氛下对流废锅流场和温度场的数值模拟[J]. 孟磊,金晶,董振,高文静,曾武勇,高新勇. 煤炭转化. 2014(01)
[5]Direct conversion of natural gas to higher hydrocarbons:A review[J]. Sachchit Majhi,Pravakar Mohanty,Hui Wang,K.K.Pant. Journal of Energy Chemistry. 2013(04)
[6]窄环形通道流体特性的实验研究[J]. 孙月秋,仪登利,闫郡庭. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]薄管板结构废热锅炉有限元分析[J]. 修维红,李永泰,李云福,陈永东,陶昌勤. 化工设备与管道. 2011(04)
[8]我国工业余热回收利用技术综述[J]. 连红奎,李艳,束光阳子,顾春伟. 节能技术. 2011(02)
[9]高效低阻强化换热技术的三场协同性探讨[J]. 何雅玲,雷勇刚,田丽亭,楚攀,刘占斌. 工程热物理学报. 2009(11)
[10]新型废热锅炉的设计[J]. 李云福,陶昌勤,陈合亮,张中清. 压力容器. 2009(05)
博士论文
[1]天然气非催化部分氧化转化炉内燃烧特性研究[D]. 李新宇.华东理工大学 2017
[2]天然气非催化部分氧化过程研究及系统分析[D]. 徐月亭.华东理工大学 2016
本文编号：3250875
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