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换热管束壁面颗粒沉积状况的数值模拟

煤炭转化 2023年第4期46卷 95-102页

作者：刘坤朋魏博张亚新王建江陈丽娟刘宁新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室乌鲁木齐830017

随着计算流体力学的不断发展,许多学者提出了受热面结渣沾污状况的预测模型,然而,由于灰颗粒的沉积过程较为复杂,为了简化计算,很多因素在现有模型中并未考虑。本研究在现有模型的基础上,综合考虑了还原性气氛对灰颗粒黏度的影响以及灰... 详细信息

随着计算流体力学的不断发展,许多学者提出了受热面结渣沾污状况的预测模型,然而,由于灰颗粒的沉积过程较为复杂,为了简化计算,很多因素在现有模型中并未考虑。本研究在现有模型的基础上,综合考虑了还原性气氛对灰颗粒黏度的影响以及灰中碱金属对颗粒黏结概率的影响,基于数值模拟研究了不同模型下换热管束颗粒沉积状况,并探究了纵向节距和壁面温度对管束壁面颗粒沉积状况的影响。结果表明:考虑不同的修正模型后,颗粒沉积效率均有一定程度的增加,且同时考虑还原性气氛及碱金属对沉积过程的影响时,其颗粒沉积效率相对于基础模型颗粒沉积效率的变化率为22.24%。颗粒在同列管束壁面上沉积质量的分布并不一致,对于第一排管束,颗粒主要沉积在30°~150°位置上,且90°附近区域颗粒沉积质量最大;而随着管排数的增大,颗粒沉积质量分布越来越均匀。随着纵向节距的增加,第一排管束颗粒沉积质量基本不变,而后排管束的颗粒沉积质量逐渐增加;随着温度的升高,各管束颗粒沉积质量略有增加,但变化并不明显,这是因为沉积过程受到多种机理耦合作用。

关键词：换热管束颗粒沉积还原性气氛碱金属数值模拟

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换热管束流固耦合特性分析

换热管束流固耦合特性分析

作者：冯园艺东北石油大学

学位级别：硕士

随着自然资源的日趋短缺,对于能源高效、可持续的发展战略日益成为各领域追求的目标。换热器作为工业生产中重要的能量交换设备,其换热效率的提高使设备朝紧凑化和大型化方向发展,这势必会造成换热器内流场复杂化及流体诱导振动现象更... 详细信息

随着自然资源的日趋短缺,对于能源高效、可持续的发展战略日益成为各领域追求的目标。换热器作为工业生产中重要的能量交换设备,其换热效率的提高使设备朝紧凑化和大型化方向发展,这势必会造成换热器内流场复杂化及流体诱导振动现象更加明显。因此研究换热管束振动机理,对于预防管束破坏及提高工作效率具有重要意义。本文采用双向流固耦合模拟方法,其中流体域采用有限体积法,湍流模型选择Realizable k-ε,固体域采用有限元法进行计算,将数值模拟结果与实验进行对比,在验证数值模拟方法的可行性,运用此数值模拟方法对3×3正方形排布管束流场流动特性进行分析,研究结果表明,同一节径比不同管束位置下,第一排中间管所受阻力最大,第二排中间管所受的升力最大。对不同节径比同一位置管束进行分析,随着节径比的增加,在小节径比下管束升力和阻力变化不大,当节径比增加到1.5时,升力和阻力都有较大程度的下降。对不同节径比下流场进行分析,在节径比较小的情况下,管排之间难以形成完整漩涡脱落现象,管束振动主要由湍流抖振现象造成;随着节径比的增加,漩涡脱落现象逐渐明显。对双向流固耦合结构场进行分析,在节径比较小的情况下,第一排管束所受变形最大,随着节径比的增加,最大变形位置出现在最后一排管束。监测管束运动轨迹,不同位置不同节径比下管束均程8字形运动。针对本文所用换热管进行多点激励下振动响应分析,首先对换热管进行模态模拟。结果显示,湿模态模拟频率结果低于干模态,且在低阶模态下两种方法所得振型结果相同,在高阶模态下振型相差较大。将流场所得流体力加载到换热管各点上,分析得出,在各点相位相同时管束振动变形最大。针对管内有无流体及管程流速对管束振动影响的研究显示,在管程流速较低的情况下,其对换热管振动有抑制作用,在管程流速较高的情况下,其会加剧换热管振动,总体来说,管程流体对管束振动直接影响小于壳程流体。

关键词：换热管束模态频率流固耦合漩涡脱落数值模拟

芳烃抽提装置溶剂再生塔换热器管束的开裂原因及优化措施

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腐蚀与防护 2024年第4期45卷 115-118页

作者：黄飞虎高涵张杰王科林中国石油四川石化分公司成都611930 沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司沈阳110180

针对四川石化芳烃抽提装置溶剂再生塔E-1013换热器管束发生两次开裂、泄漏问题,对该管束的化学成分及显微组织进行分析,通过电镜扫描及能谱分析,结合换热器运行工况和管束材质结构,对管束开裂的主要原因进行分析。结果表明:管束与管板... 详细信息

针对四川石化芳烃抽提装置溶剂再生塔E-1013换热器管束发生两次开裂、泄漏问题,对该管束的化学成分及显微组织进行分析,通过电镜扫描及能谱分析,结合换热器运行工况和管束材质结构,对管束开裂的主要原因进行分析。结果表明:管束与管板的焊接处存在局部应力集中,在振动交变载荷作用下,管束发生疲劳开裂。通过控制再生塔操作温度、换热器管束进/出口温度及选用304以上牌号的奥氏体不锈钢等措施,可有效控制管束的疲劳开裂事故。

关键词：溶剂再生塔换热管束应力集中振动疲劳开裂

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换热管束材料选择

钢管 2022年第6期51卷 71-75页

作者：张朋举姜博宇张秀英李振金柴雅婷李振英中国石油集团工程材料研究院有限公司陕西西安710077 中国石油招标中心西北分中心陕西西安710018 中国石油青海油田分公司青海茫崖817400 中国石油吐哈油田分公司新疆哈密839000

为了研究某换热管束服役过程中的腐蚀机理,保证其运行的可靠性,根据换热管束工况条件,将20钢、304和316L不锈钢试样置于壳程原料水、换热蒸汽、塔底混合液中160天,检测不同试样的均匀腐蚀速率,观察其形貌,并对腐蚀产物进行XRD分析。结... 详细信息

为了研究某换热管束服役过程中的腐蚀机理,保证其运行的可靠性,根据换热管束工况条件,将20钢、304和316L不锈钢试样置于壳程原料水、换热蒸汽、塔底混合液中160天,检测不同试样的均匀腐蚀速率,观察其形貌,并对腐蚀产物进行XRD分析。结果表明:换热管束腐蚀机理为氧腐蚀;316L不锈钢在试验中表现出良好的耐腐蚀性,建议换热管束材质选择316L,定期清垢并配合阻垢剂使用,以满足管束防腐要求。

关键词：换热管束材质腐蚀

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换热管束防腐效果研究

钢管 2022年第5期51卷 46-50页

作者：马鹏飞曹旋张秀英姚政高小键毛先荣柴雅婷中国石油长庆油田分公司第二采气厂陕西榆林719000 中国石油青海油田分公司采油三厂青海茫崖817099 中国石油吐哈油田分公司吐鲁番采油管理区新疆哈密839000

研究20、304、316L换热管束材料在不同服役工况下的腐蚀速率和腐蚀形貌,测试其抗电化学腐蚀性能;同时在20钢基体上进行渗铝、有机硅荃和耐高温涂层表面处理,分析其抗腐蚀性能.分析认为:3种管束材料的抗点蚀能力随着温度的升高而降低,316... 详细信息

研究20、304、316L换热管束材料在不同服役工况下的腐蚀速率和腐蚀形貌,测试其抗电化学腐蚀性能;同时在20钢基体上进行渗铝、有机硅荃和耐高温涂层表面处理,分析其抗腐蚀性能.分析认为:3种管束材料的抗点蚀能力随着温度的升高而降低,316L的抗点蚀能力更强;耐高温涂层表面处理较渗铝和有机硅荃涂层处理具有更好的耐高温和抗腐蚀性能.

关键词：换热管束材质涂层防腐

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冷凝器钛材换热管束开裂失效原因分析

石油化工腐蚀与防护 2022年第1期39卷 57-60页

作者：邹洋刘希武李辉中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心河南洛阳471003 中国石化集团石油化工设备防腐蚀研究中心河南洛阳471003

某厂精对苯二甲酸装置氧化反应单元反应器一级冷凝器的钛材(TA2)换热管束发生失效泄漏,通过宏观及微观形貌分析、垢样成分分析、金相组织分析等分析手段,结合换热管束工况条件和介质组成,对换热管束失效原因进行了分析,结果表明:钛材换... 详细信息

某厂精对苯二甲酸装置氧化反应单元反应器一级冷凝器的钛材(TA2)换热管束发生失效泄漏,通过宏观及微观形貌分析、垢样成分分析、金相组织分析等分析手段,结合换热管束工况条件和介质组成,对换热管束失效原因进行了分析,结果表明:钛材换热管束在含溴醋酸介质、190℃高温环境下吸氢,产生大量的氢化钛,发生了氢脆。溴离子的存在加剧了钛材的腐蚀,在残余应力的作用下,钛材容易在焊缝处出现开裂失效。

关键词：冷凝器钛材氢脆换热管束失效分析

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换热管束高压头强力轮替冲洗工艺研究

暖通空调 2008年第5期38卷 101-104,43页

作者：肖红侠孙德兴张力隽哈尔滨工业大学

针对壳管式换热器提出采用换热管束高压头强力轮替冲洗工艺除污。介绍了新型强力自冲污换热器的结构及原理,分析了污水换热器强力自冲污的可行性,通过设计计算及经济性分析给出了技术经济可行的冲洗方案——单次冲洗10～20根换热管。

关键词：热泵壳管式换热器轮替冲洗换热管束

循环流化床换热管束的防磨措施——加翅防磨法防磨性能的研究

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化学反应工程与工艺 1990年第4期6卷 37-44页

作者：樊建人周大冬岑可法浙江大学

本文对循环流化床换热管束的磨损及防磨措施——加翅防磨法作了实验研究和数值计算。研究结果表明,加翅防磨法是一种简单实用的有效防磨措施。

关键词：循环流化床加翅防磨法换热管束

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基于流固耦合的换热管束振动分析

压力容器 2011年第8期28卷 39-43页

作者：孙雷赵刚刘华君张世民海洋石油工程股份有限公司天津300451

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热... 详细信息

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。

关键词：换热管束流固耦合共振特性