分离型热管在石油化工节能及热力热排散应用研究

发布时间：2020-10-24 18:31

　　 热管具有高效热传输、可靠稳定、换热布置灵活等特点,在节能环保、电子散热等方向,以及石油化工、核电热排散、数据中心机房空调等领域具有广泛的应用前景。本文以油田热回收技术为背景,针对SAGD稠油开采技术的采出液温度过高,具备较高节能潜力的特点,讨论了采用热管式换热器降低原油温度,并回收余热作为工艺或生活用热。考虑到现场空间和工程设备模块化特点,利用U型管壳式换热器、螺旋板式换热器等广泛应用的换热器型式设计复合式分离型热管,并对其换热器型式、布置方法、传热性能、循环充液量进行分析。根据理论分析结果,复合式热管可充分利用了各型式换热器的优点,传热效果可满足系统要求。另外,以大型分离型热管在核电中的热排散作为应用背景,讨论了联箱式分离型热管性能,并搭建了7根管道并联的U型联箱型分离式热管实验,以R134a为工质,在800W到2200W的加热功率内,冷源进口条件不变的情况下,研究了热管系统换热特性,并与原油换热热管分析结果对比。通过实验验证,热管工作温度随换热量增大而增大;在一定范围内,系统换热能力随水池温度增大而增大,最终趋于稳定。实验研究还讨论了热管高效工作的充液率上下限、最佳充液率范围以及管道流量分配特性。实验结果表明热管在31%-46%的充液率范围内可正常工作,最佳充液率约为42%,确认了各换热支管出现的流量分配不均匀特征,最靠近入口的分支管换热性能最佳,第4到6根换热管流量分配最少、性能最差。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE965;TK172.4
【部分图文】：

不同的换热器型式，组合成自平衡的热管系统。工质在两者之间工作时，冷凝段与蒸发段的液位压差提供系统工作的驱动力。连接管绝热，根据热平衡，实现系统稳定工作。复合型热管可以集各换热器的优点于一体，提高热管系统的整体性能，而拓宽热管系统的适用范围。2.1 复合式分离型热管结构根据两种换热器特点，螺旋板式换热器一般不用作蒸发器，用作冷凝器时，为立式冷凝器。因此搭建了两种复合式分离型热管系统，如图 2-1 所示。复合型式 I、复合型式 II 的系统示意图如图 2-1 所示，对于管壳式换热器，与传统管壳式换热器结构不同，壳程无折流板，壳程流体从下端入口，流进壳程，吸热蒸发，向上流出，而没有折流过程，为满液式蒸发器。复合型式 I 的冷凝段，蒸汽从上端进入冷凝器，降膜冷凝，从出口流进下降管。螺旋板式冷凝器为立式螺旋板换热器，较卧式螺旋板换热器，换热性能更好。复合型式 I、II 的换热过程均为错流换热，以获得更好的换热效果。

上海交通大学硕士学位论文复合型式 I 中，热管蒸发段、冷凝段均由 U 型管壳式换热器构成。热管工质壳程流动，在蒸发段内，与管内高温采出液换热，在冷凝段内，与管内冷却水热。管壳式蒸发器、冷凝器内，壳程均不设置折流板，热管工质仅作壳程吸热发、降膜冷凝，无折流过程。

图 2-4 管内外流体温度示意图ig.2-4 Diagram of Tfinside & outside the tu,1if w in oiloil odt t q rsh d = + ,hp1w out sat hpt t q rsh = + 定性温度，℃；tsat为热管工质工作/m2，h 为工质的传热系数，W/(m2·il，hp 分别代表采出液、热管工质；e m=q K × t , , e1wallf w in w out sat mt t t t t Kλδ + = ll 为管壁导热热阻， W/(m·K)。相对于整体换热系数来说，wallKλ很
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本文编号：2854833