燃气压缩机余热回收利用研究
发布时间:2022-02-19 13:45
我国目前还存在有大量的高能耗设备,会对资源造成极大的浪费,这使得对这些能耗高的设备进行余热回收变得极为重要。本文以中国石油西南油气田分公司犍为液化天然气厂ZWF1250-FS602/1的燃气压缩机的发动机排烟歧管中废气余热回收项目为例,对项目进行初步设计得到两种设计方案,通过经济效益对比后,确定最终方案为增加换热器替代工艺加热炉。本文选定换热器的类型为管壳式换热器,查阅国内外文献资料,阐述了国内外换热器的发展现状。然后根据换热器热力计算理论,使用HTRI Xchanger Suit 5.0对管壳式换热器进行了热力学设计,并依据GB150《压力容器》、GB151《管壳式换热器》等国家标准的相关要求使用SW6对换热器进行了结构设计和强度校核。通过软件进行换热器热工和结构设计相对于传统的设计方法,极大地提高了设计效率。本文同时使用Pro/Engineer建立了换热器的三维模型,导入Hyperworks进行网格划分后,采用目前常用的CFD软件Fluent进行了换热器的传热和流场的数值模拟研究,模拟结果表明此换热器的设计可行,对石油石化行业类似余热回收项目有一定借鉴意义。
【文章来源】:西南石油大学四川省
【文章页数】:106 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的目的及意义
1.3 国内外研究情况
1.3.1 工业余热回收技术的发展及研究现状
1.3.2 换热器设计的发展及研究现状
1.4 本文主要研究内容及方法
第2章 压缩机余热利用初步方案设计
2.1 概述
2.2 废气可用热量理论估算
2.3 废气热量利用方案
2.3.1 方案总述
2.3.2 燃气发动机尾气加热天然气改造流程
2.3.3 废热锅炉回收余热产生高温水蒸气驱动蒸气透平工作流程
2.3.4 采用PRO/Ⅱ模拟余热回收方案
2.3.5 方案经济评价
2.3.6 方案初步选择评述
第3章 换热器结构初步选型
3.1 换热器简介
3.2 固定管板式换热器
3.2.1 固定管板式换热器的形式
3.2.2 固定管板式换热器的参数系列
3.2.3 换热管
3.2.4 管束支撑结构
3.3 管壳式换热器结构
3.4 换热器传统设计流程
3.4.1 确定冷热流体的物性参数
3.4.2 计算换热器的热负荷
3.4.3 初选换热器的尺寸规格
3.4.4 计算管程压降和传热系数
3.4.5 计算壳程压降和传热系数
3.4.6 计算总传热系数、校核传热面积
3.5 换热器初步选型结果
第4章 换热器工艺设计计算
4.1 HTRI简介
4.2 HTRI Xchanger Suit设计管壳式换热器步骤
4.2.1 设计准备
4.2.2 初设换热器的几何尺寸和流体性质
4.2.3 输入流体的物性
4.2.4 管壳式换热器的设计选项
4.2.5 运行
4.2.6 调整参数
4.3 犍为液化天然气厂余热项目换热器设计计算
4.3.1 设计准备
4.3.2 初设换热器的几何尺寸和流体性质
4.3.3 输入冷、热流体物性数据
4.3.4 设置设计变量
4.3.5 运行
4.3.6 调整参数优化设计
4.4 HTRI优化设计换热器结果
第5章 换热器结构设计
5.1 换热器材料选择
5.2 换热器结构尺寸设计
5.2.1 筒体厚度的确定
5.2.2 分程隔板厚度的确定
5.2.3 布管限定圆设计
5.2.4 法兰的选择
5.2.5 垫片的选择
5.2.6 管板厚度的确定
5.2.7 封头尺寸确定
5.2.8 接管高度及位置最小尺寸确定
5.2.9 管箱结构设计
第6章 换热器强度校核
6.1 SW6介绍
6.2 SW6使用步骤
6.2.1 校核准备
6.2.2 设计数据输入
6.2.3 设计运行
6.2.4 参数调整
6.2.5 形成计算书
6.3 换热器强度校核
6.3.1 校核准备
6.3.2 设计数据输入
6.3.3 设计运行
6.3.4 参数调整
6.3.5 形成计算书
6.4 换热器结构图
第7章 换热器流体流动和换热性能数值模拟计算
7.1 FLUENT软件介绍
7.2 管壳式换热器数值模拟
7.2.1 模型建立
7.2.2 网格划分
7.2.3 换热器数值模拟过程
7.2.4 模拟结果与模拟分析
7.2.5 模拟结果小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
攻读研究生期间学术成果
附录
附录1 换热器强度计算书
附录2 总装图
附录3 零件图——前管箱
附录4 零件图——后管箱
附录5 零件图——管板Ⅰ
附录6 零件图——管板Ⅱ
附录7 零件图——折流板
本文编号:3633007
【文章来源】:西南石油大学四川省
【文章页数】:106 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的目的及意义
1.3 国内外研究情况
1.3.1 工业余热回收技术的发展及研究现状
1.3.2 换热器设计的发展及研究现状
1.4 本文主要研究内容及方法
第2章 压缩机余热利用初步方案设计
2.1 概述
2.2 废气可用热量理论估算
2.3 废气热量利用方案
2.3.1 方案总述
2.3.2 燃气发动机尾气加热天然气改造流程
2.3.3 废热锅炉回收余热产生高温水蒸气驱动蒸气透平工作流程
2.3.4 采用PRO/Ⅱ模拟余热回收方案
2.3.5 方案经济评价
2.3.6 方案初步选择评述
第3章 换热器结构初步选型
3.1 换热器简介
3.2 固定管板式换热器
3.2.1 固定管板式换热器的形式
3.2.2 固定管板式换热器的参数系列
3.2.3 换热管
3.2.4 管束支撑结构
3.3 管壳式换热器结构
3.4 换热器传统设计流程
3.4.1 确定冷热流体的物性参数
3.4.2 计算换热器的热负荷
3.4.3 初选换热器的尺寸规格
3.4.4 计算管程压降和传热系数
3.4.5 计算壳程压降和传热系数
3.4.6 计算总传热系数、校核传热面积
3.5 换热器初步选型结果
第4章 换热器工艺设计计算
4.1 HTRI简介
4.2 HTRI Xchanger Suit设计管壳式换热器步骤
4.2.1 设计准备
4.2.2 初设换热器的几何尺寸和流体性质
4.2.3 输入流体的物性
4.2.4 管壳式换热器的设计选项
4.2.5 运行
4.2.6 调整参数
4.3 犍为液化天然气厂余热项目换热器设计计算
4.3.1 设计准备
4.3.2 初设换热器的几何尺寸和流体性质
4.3.3 输入冷、热流体物性数据
4.3.4 设置设计变量
4.3.5 运行
4.3.6 调整参数优化设计
4.4 HTRI优化设计换热器结果
第5章 换热器结构设计
5.1 换热器材料选择
5.2 换热器结构尺寸设计
5.2.1 筒体厚度的确定
5.2.2 分程隔板厚度的确定
5.2.3 布管限定圆设计
5.2.4 法兰的选择
5.2.5 垫片的选择
5.2.6 管板厚度的确定
5.2.7 封头尺寸确定
5.2.8 接管高度及位置最小尺寸确定
5.2.9 管箱结构设计
第6章 换热器强度校核
6.1 SW6介绍
6.2 SW6使用步骤
6.2.1 校核准备
6.2.2 设计数据输入
6.2.3 设计运行
6.2.4 参数调整
6.2.5 形成计算书
6.3 换热器强度校核
6.3.1 校核准备
6.3.2 设计数据输入
6.3.3 设计运行
6.3.4 参数调整
6.3.5 形成计算书
6.4 换热器结构图
第7章 换热器流体流动和换热性能数值模拟计算
7.1 FLUENT软件介绍
7.2 管壳式换热器数值模拟
7.2.1 模型建立
7.2.2 网格划分
7.2.3 换热器数值模拟过程
7.2.4 模拟结果与模拟分析
7.2.5 模拟结果小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
攻读研究生期间学术成果
附录
附录1 换热器强度计算书
附录2 总装图
附录3 零件图——前管箱
附录4 零件图——后管箱
附录5 零件图——管板Ⅰ
附录6 零件图——管板Ⅱ
附录7 零件图——折流板
本文编号:3633007
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3633007.html