立式套筒生物质热风炉换热器流动与传热数值计算

以西北地区某温室增温设备为研究对象,为了提高该增温设备的换热效率,对换热器部件进行数值模拟计算.此次模拟采用realizable-湍流模型,速度和压力的耦合采用SIMPLEC算法,分别对直形、蛇形绕管换热器的换热性能即对壳程空气的加热情况进行模拟计算.结果显示,直行绕管换热器壳程气体平均出口温度为358.89 K,将壳程空气加热了354.04 K;蛇形绕管换热器壳程气体平均出口温度为368.89 K,将壳程空气加热了364.04 K.说明蛇形绕管换热性能较好,其管程中烟气温度降低幅度较大,壳程气体加热情况较好,流动速度分布均匀.     

FLNG装置双氮膨胀天然气液化工艺参数的确定

为了明确FLNG(Floating Liquefi ed Natural Gas)开发模式在我国海上气田应用的可行性,对海上气田双氮膨胀天然气液化工艺过程及主要参数进行了模拟分析。以目标气田气体组分和温压数据为基础,在保持气体组分、流量、进入液化段的温度及其压力不变的情况下,利用HYSYS软件分析了预冷、液化及过冷3个阶段的出口温度、液化段与过冷段的制冷剂循环压力对液化工艺流程的压缩功率、换热器功率、制冷剂流量、比功率以及冷箱负荷等的影响。结果表明:当液化段中气体的出口温度设定为-75℃,液化段和过冷段制冷剂的循环入口压力分别为3 450 k Pa和1 710 k Pa时,循环系统压缩机组的压缩功率和比功率达到最小值;预冷段的温度设定对制冷剂总压缩功率没有影响,但能够调整预冷段和液化段之间的换热负荷分配。该研究可以为FLNG开发方案的设备选型、技术和经济评估提供参考。     

FLNG装置双氮膨胀天然气液化工艺参数的确定北大核心

为了明确FLNG(Floating Liquefi ed Natural Gas)开发模式在我国海上气田应用的可行性,对海上气田双氮膨胀天然气液化工艺过程及主要参数进行了模拟分析。以目标气田气体组分和温压数据为基础,在保持气体组分、流量、进入液化段的温度及其压力不变的情况下,利用HYSYS软件分析了预冷、液化及过冷3个阶段的出口温度、液化段与过冷段的制冷剂循环压力对液化工艺流程的压缩功率、换热器功率、制冷剂流量、比功率以及冷箱负荷等的影响。结果表明:当液化段中气体的出口温度设定为-75℃,液化段和过冷段制冷剂的循环入口压力分别为3 450 k Pa和1 710 k Pa时,循环系统压缩机组的压缩功率和比功率达到最小值;预冷段的温度设定对制冷剂总压缩功率没有影响,但能够调整预冷段和液化段之间的换热负荷分配。该研究可以为FLNG开发方案的设备选型、技术和经济评估提供参考。     

热风炉换热系统的热工特性

目前热风炉换热器的设计多借鉴工业炉用预热助燃空气的高温换热器,选型多按余热利用换热装置在设计及应用中形成的经验选型.其实热风炉用换热系统与余热利用换热系统在运行时存在较大区别.本文从热工理论出发,介绍了换热系统在热风炉中的重要地位.通过热风炉用换热系统与余热利用换热系统的对比,阐述了热风炉换热系统的热工特性,其中包括:入口烟气温度、出口空气温度、换热器的结构以及温度效率和换热效率的取值范围.在设计、生产时应注意到热风炉换热系统的这些热工特性,以使生产的热风炉能够达到热效率、温度效率及寿命的优化统一.     

不同通道结构下印刷电路板式换热器流动换热特性

为规范、准确地比较分析通道结构对换热器流动换热特性的影响，选择直线形、Z形、S形及翼形通道印刷电路板式换热器（Printed Circuit Heat Exchangers,PCHE），采用Fluent稳态模拟方法，以超临界LNG为工质，以相同单位体积换热面积及通道长度为标准建立数值模型，分析4种通道结构在不同进口温度、质量流量及操作压力下的换热与压降性能，以及局部流动换热特性的变化规律。结果表明：高进口温度、大流量、低压力下的通道具有更好的换热性能，Z形通道换热能力最强，S形通道压降最高，翼形通道综合换热性能最强；通道内流体单位面积换热量在拟临界点附近会产生剧烈波动与回升，沿程压降随流速和通道结构的不同呈不同形式增长。研究成果可为浮式液化天然气设施换热器选取与通道内部结构改进提供理论依据。（图10，表1，参20）     

江苏LNG接收站BOG预冷再冷凝工艺可行性

针对江苏LNG接收站长期处于低外输量运行工况储罐压力偏高、设备运行存在潜在安全隐患等问题,分析了LNG接收站BOG的产生原因,包括储罐吸热、管道漏热以及一些其他因素,提出了B()G预冷再冷凝工艺,即经过BOG压缩机压缩后的BOG,不直接进入再冷凝器,而先进入换热器,与高压泵出口输出的LNG间接换热,BOG经过预冷后再进入再冷凝器冷凝处理,而换热后的LNG继续进入气化器气化外输,从而达到预冷BOG的目的,实现低外输量工况下BOG处理最优化.同时,从方案的可行性出发,提出了相关注意事项.与现有工艺流程相比,新工艺在低外输量工况下能够处理更多的BOG,从而有效降低储罐压力,为避免高压泵发生气蚀提供了可靠的温度保证,并表现出一定节能降耗的效果.     

复合式分离型热管在原油采出液余热回收中的应用

通过蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage,SAGD)技术开采稠油时,采出液温度较高,对其进行热回收的节能潜力较高,油田采用热管式换热器回收采出原油的余热,将其作为工业或生活用热具有研究价值。考虑到现场空间要求和工程设备模块化的特点,利用U形管壳式换热器、螺旋板式换热器作为分离型热虹吸热管蒸发段和冷凝段,并建立复合式分离型热管模型,分析其换热性能、循环压降、充液率及换热能力。采用新疆油田油水二次换热区的分离型热管系统验证该模型,结果表明:复合式分离型热管计算模型可行;复合式热管具备U形管壳式换热器、螺旋板式换热器的优点,换热性能强,系统换热能力可以满足实际要求,有较好的环境适应性。     

四段冷激式甲醇合成塔的数字模拟

本文就四段绝热、段间冷激式甲醇合成塔建立了拟均相一维模型.利用该数学模型在电子计算机上进行了模拟试验.试验中,保持处理的物料量不变,改变各段进口温度,即变化冷激分率,获得了各种不同的床层温度、浓度分布及甲醇产量.在此试验的基础上,确定了产量与各段进口温度间的关联式,即甲醇产量模型.     

户用小型沼气采暖锅炉的设计计算

在高寒地区农户仅将沼气作为炊事用能,冬季采暖方式主要还以直接燃烧秸秆、薪柴等生物质为主。为了实现冬季取暖和炊事都利用沼气,设计小型户用沼气锅炉,并参照大中型锅炉的设计方法,提出适用于小型户用沼气锅炉的热力计算方法。通过理论计算和选取相应参数,利用炉膛出口温度和排烟温度先假设与后校核的方法,对沼气锅炉辐射换热面和对流换热面进行理论设计计算,并设计出沼气锅炉的整体结构。通过试验对锅炉性能进行测试,平均热效率为92.76%,完全符合锅炉的设计要求。     

基于混合工质的中间介质气化器参数优化

中间介质气化器IFV(Intermediate Fluid Vaporizer)是海上浮式液化天然气接收终端的关键换热设备。基于传热理论,建立了多换热器的耦合换热计算模型,并采用混合工质作为中间介质,研究了运行参数对气化器换热性能的影响规律。通过分析混合中间介质饱和温度对气化器换热性能的影响,结合海水温度波动的敏感性分析,优选了混合中间介质的最佳饱和温度范围为256～265 K,此时IFV总换热面积较小且变化受海水温度波动影响较小,运行更稳定,蒸发器和冷凝器的换热系数较高,IFV换热性能较好。通过研究海水在调温器内的温降变化对IFV换热性能的影响规律,优选了海水在调温器内的温降范围为0.6～1.2 K,此时各换热器的UA值(换热系数U与传热面积A之积)和热负荷均表现为高量,热流密度较大,换热器的换热性能较好,且IFV的总换热面积变化控制在最小换热面积的10%以内,各换热器所占比例均为20%～50%,更有利于提高IFV运行的稳定性和适应性,且推荐换热器间热负荷比为3～7。(图10,表1,参24)     

基于混合工质的中间介质气化器参数优化北大核心

中间介质气化器IFV(Intermediate Fluid Vaporizer)是海上浮式液化天然气接收终端的关键换热设备。基于传热理论,建立了多换热器的耦合换热计算模型,并采用混合工质作为中间介质,研究了运行参数对气化器换热性能的影响规律。通过分析混合中间介质饱和温度对气化器换热性能的影响,结合海水温度波动的敏感性分析,优选了混合中间介质的最佳饱和温度范围为256~265 K,此时IFV总换热面积较小且变化受海水温度波动影响较小,运行更稳定,蒸发器和冷凝器的换热系数较高,IFV换热性能较好。通过研究海水在调温器内的温降变化对IFV换热性能的影响规律,优选了海水在调温器内的温降范围为0.6~1.2 K,此时各换热器的UA值(换热系数U与传热面积A之积)和热负荷均表现为高量,热流密度较大,换热器的换热性能较好,且IFV的总换热面积变化控制在最小换热面积的10%以内,各换热器所占比例均为20%~50%,更有利于提高IFV运行的稳定性和适应性,且推荐换热器间热负荷比为3~7。     

板翅式换热器结构优化及其性能数值模拟

板翅式换热器内部纵横两个维度的流量分配不均,导致其换热性能降低。基于单相流量分配理论和板翅式换热器内部流场特性,通过改变换热器进出口管个数、进出口方式、端部入口管相对位置等,建立了新型板翅式换热器结构。基于CFD方法的Fluent数值计算方法,对板翅式换热器优化前后的流量分配特性进行数值模拟,研究优化后的端部入口管相对位置、入口管个数及出口管个数对流量分配的影响规律。结果表明:改变进出口方式可以均衡各通道路径在入口和出口处的总压降,有效改善板翅式换热器的流量分配特性;优化后的板翅式换热器最佳参数组合是端部入口管相对位置为0.033、入口管个数为5、出口管个数为1,该结构可以使气相和液相的流量不均匀度降低约50%,对提高换热器换热性能具有重要意义。     

烟气余热回收翅片管换热器的换热性能分析

应用Fluent软件对烟气余热回收装置中的翅片管换热器的换热性能进行模拟分析,得到了换热器内流场的温度、速度和压力分布,将仿真分析结果与实验结果进行了比较,仿真计算的结果与实验值符合良好,仿真计算具有一定的可行性。此外,还研究了翅片厚度、翅片间距、烟气入口速度对换热器换热性能的影响,研究结果表明,翅片厚度的增加、翅片间距的减小能提高换热效率,在一定范围内,增加烟气入口速度也能提高换热器的换热效率。     

热风炉用换热器传热性能研究

换热器是干燥热风炉的主要设备,用LMTD法计算了筒式辐射换热器在空气升高不同温度时的换热面积。绘制了空气升高温度差△t=t2-t1与平均换热面积（F/（t2-t1））的关系曲线,在此基础上提出了经济温度区域的概念。应用此概念可以指导高温大容量热风炉二级换热器的设计和选择。     

提高翅片管式换热器热力性能的方法

对翅片管式换热器结构进行了优化设计和改进,并采用TESCOR平台———换热器性能实验台对改进前后的换热器的热力性能进行了测试。提出了强化翅片管式换热器换热性能的两种方法:一种是将低温工况下易结霜的换热器(蒸发器)翅片管设计成变间距翅片结构,使其既增加了管内翅片的传热面积,又提高了管内气流的流速;另一种是将空调工况下的换热器的等螺距内螺纹管设计成变螺距内螺纹管,以增加管内气流的扰动,提高传热系数。并对用这两种方法改进后的换热器的热力性能进行了计算,结果表明,其传热系数分别提高了9.8%和3.82%。     

万吨啤酒厂麦汁冷却工段改造设计

针对目前啤酒生产中普遍采用两段法麦汁冷却工艺，对万吨啤酒厂一段冷却法进行了论证。热麦汁用现有的两台２０ｍ￣２薄板换热器冷却全８℃，酿造用水经冷冻到３．５℃后用于麦汁冷却，出口温度达７８℃，作为糖化和洗糟用水。啤酒生产成本比两段法降低１２．５元／ｔ。     

果蔬运输液氮充注气调汽化器的设计与试验

为了提高液氮充注式气调保鲜运输装备的气调效果,设计了液氮充注式汽化器,搭建了液氮汽化试验平台,通过改变汽化器翅片间距、迎面风速进行液氮充注试验,分析不同翅片间距、迎面风速对汽化器出口温度、壁面温度和结霜量的影响。结果表明:迎面风速越大,换热效果越好,出口温度越高,结霜厚度越小;汽化器迎面风速对壁面温度、出口温度的影响权重高于翅片间距;当汽化器迎面风速为0 m/s时,翅片间距越大,出口温度、壁面温度越高,换热效果越好;当汽化器迎面风速为0.8 m/s时,翅片间距越小,结霜速度越慢,出口温度、壁面温度越高,换热效果越好。试验结果为气调保鲜运输装备的进一步开发设计提供了参考依据。     

密度对刨花板热压过程中温度场的影响

采用先进的温度在线测量手段,在施加胶粘剂的情况下,研究了密度对刨花板热压过程中表层、芯层中心点温度及芯层(中平面)温度分布的影响。结果表明,随着密度的增大,刨花板板坯表层、芯层中心点温度在快速升温段的升温速度减小,但减小的程度不同;板材密度越大,芯层与表层中心点温度到达100℃的时间差越大;板材的密度越小,芯层温度分布越均匀;不论板材密度大小,快速升温段在中心点达到汽化温度之前,板坯芯层心部的温度比边部高,但不是中心位置最高,而是邻近中心点位置的温度高;在中心点开始进入汽化段时,边部未进入汽化段,边部的温度还在继续上升并超过中心点,板坯密度越大,汽化段芯层温度差异越大。     

用于生产生物质油的不凝气载热型流化反应装置的设计方法研究

生物质能的应用形式多种多样,将其转化成生物质油再加以利用便是其中一种。在此,选用流化床作为转化装置,利用生产过程中产生的不凝气作为生物质颗粒的操作气体和热载体。对于燃烧热源的设计,参考了火管锅炉炉膛的设计方法,热烟气与不凝气换热部分的设计参照了管壳式换热器的设计方法,而流化热裂解部分的设计与传统流化床的相似,但选用的物料粒径会影响到流化反应效果和反应器设计尺寸,因此对物料粒径的选取与反应器数量分配和流化床的床径、床高之间的关系进行了探讨。     

滑移流区内不同Kn数对流动及传热影响的数值分析

针对微尺度二维通道气体滑移流区的流动阻力和传热特性,采用滑移模型和SIMPLER数值进行了模拟分析.研究了定热流情况下不同Kn数时通道内压力、速度和温度场的分布以及流动阻力和换热的特性.数值分析结果表明随着Kn数的增大,速度滑移和温度跳跃的程度都增加,并且影响着流动阻力的下降,但两者对于换热系数的影响趋势是相反的:速度滑移有利于提高换热系数,而温度跳跃则降低换热系数,但总体上增加了微通道中的热阻.