简析散热轻烃类石化冷却系统空冷器散热性能及优化技术

论文导读：
摘要：空冷器是石油、化工、能源等行业中轻烃类炼化装置广泛利用的冷却设备。但许多空冷器结构设计有着不足,对利用环境要求苛刻。本课题对吐哈油田轻烃炼化装置所利用的湿式空冷器腐蚀、结垢严重等不足展开了探讨,通过校核该设备的散热能力,得出了空冷器散热负荷分配比例不当是产生不足的根源,并提出了空冷器以干湿结合冷却为主的结构优化案例及最小散热裕量。同时结合优化前后的温度场和流场浅析,为轻烃类冷却系统的空冷器在类似环境中的合理选型和结构优化提供了依据,具有较大的工程运用价值。本课题主要完成的工作如下:根据空冷器传热原理,建立了干式空冷器、湿式空冷器和干湿联合空冷器的数学模型。并通过MATLAB软件设计出了四套空冷器浅析及设计程序:干式空冷器散热能力计算程序、干式空冷器设计程序、干湿联合空冷器散热能力计算程序和干湿联合空冷器设计程序。通过干湿联合空冷器散热能力计算程序对吐哈油田湿式空冷器进行校核与浅析,找出了吐哈油田湿式空冷器产生腐蚀的理由。根据空冷器设计论述和相关设计程序,完成了干式空冷器、湿式空冷器和干湿联合空冷器的设计。针对吐哈油田湿式空冷器设计了四套案例,并对四套案例进行了评估,提出了目前吐哈油田湿式空冷器以干湿结合冷却为主的最佳结构优化案例。运用有限元浅析软件ANSYS,对翅片管管体热应力进行了计算,给出了提升换热效率的可靠途径。并对设计案例中确定的干湿结合空冷器整体管路进行了温度场有限元浅析,获得了整体温度场分布云图,为空冷器的优化设计提供了论述支持。运用流场浅析软件FLUENT,对新旧案例空冷器内流场进行了数值计算,确定了空冷器内部速度场的分布情况,为空冷器的优化设计具有重要指导作用。关键词：空冷器论文散热计算论文优化设计论文温度场论文
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Abstract4-8
第一章 绪论8-14

1.1 空冷器进展近况8-10

1.2 课题来源10-11

1.3 课题探讨背景11-12

1.4 课题探讨作用12-13

1.5 课题的主要内容13-14

第二章 空冷器传热论述与设计策略14-26

2.1 空冷器传热的基本论述14-16

2.2 干式空冷器的传热计算16-20

2.1 干式空冷器热阻和传热系数的计算16-18

2.2 干式空冷器阻力的计算18-19

2.3 干式空冷器散热能力的计算19-20

2.3 湿式空冷器的传热计算20-23

2.3.1 湿式空冷器热阻和传热系数的计算20-22

2.3.2 湿式空冷器阻力的计算22

2.3.3 湿式空冷器散热能力的计算22-23

2.4 干湿联合空冷器的传热计算23

2.5 空冷器设计的基本原理23-25

2.6 本章总结25-26

第三章 空冷器的设计计算与校核程序的设计26-35

3.1 空冷器程序设计的总体结构26-27

3.2 干湿联合空冷器散热能力计算程序27-29

3.3 干式空冷器散热能力计算程序29-30

3.4 干湿联合空冷器设计程序30-34

3.5 干式空冷器设计程序34

3.6 本章总结34-35

第四章 吐哈油田湿式空冷器散热能力浅析35-40

4.1 吐哈油田湿式空冷器的现场调研35-36

4.2 吐哈油田湿式空冷器的散热能力计算36-38

4.3 吐哈油田湿式空冷器散热能力结果浅析38-39

4.4 本章总结39-40

第五章 湿式空冷器的结构优化40-55

5.1 湿式空冷器结构优化案例的建立40

5.2 采取干式空冷器的优化案例40-46

5.

2.1 计算依据40-45

5.

2.2 干式空冷器优化设计结果45-46

5.

2.3 干式空冷器优化案例可行性浅析46

5.3 采取湿式翅片式空冷器的优化案例46-48
5.

3.1 计算依据46-47

5.

3.2 湿式翅片式空冷器优化设计结果47-48

5.

3.3 湿式翅片式空冷器优化案例可行性浅析48

5.4 采取干湿联合空冷器的优化案例48-53
5.

4.1 计算依据48-51

5.

4.2 干湿联合空冷器优化设计结果51-53

5.

4.3 干湿联合空冷器优化案例可行性浅析53

5.5 吐哈油田湿式空冷器结构优化案例的确定53-54

5.6 本章总结54-55

第六章 吐哈油田湿式空冷器翅论文导读：略76-788.4结果浅析78-798.5空冷器优化案例的数值模拟79-848.5.1优化案例流场模型79-818.5.2优化案例数值计算818.5.3优化案例流场结果浅析81-848.6流场浅析结论848.7本章总结84-85结论85-87参考文献87-91致谢91-92作者介绍92-93附录93-94上一页12
片管热应力和热场浅析55-63

6.1 空冷器翅片管三维模型的建立55-56

6.2 空冷器翅片管单元有限元模型的建立56-57

6.3 空冷器入口处翅片管热场有限元浅析57-59

6.4 空冷器入口处翅片管的热应力场与变形浅析59-62

6.

4.1 空冷器入口处翅片管的热应力浅析59-61

6.

4.2 空冷器入口处翅片管的变形浅析61-62

6.5 本章总结62-63
第七章 空冷器优化前后温度场浅析63-75

7.1 空冷器器温度场浅析论述63-65

7.2 管内热流体状态的确定65-66

7.3 管内流体局部热场浅析66-68

7.4 空冷器整体温度场有限元浅析68-70

7.5 设计案例温度场变化走势的有限元浅析70-74

7.

5.1 干湿联合空冷器新设计案例的有限元浅析70-72

7.

5.2 原厂基础上改善设计案例的有限元浅析72-73

7.

5.3 干式联合空冷器温度场浅析结论73-74

7.6 本章总结74-75
第八章 空冷器优化前后流场数值模拟浅析75-85
8.1 流场浅析目的75
8.2 流场模型的建立75-76
8.3 数值计算策略76-78
8.4 结果浅析78-79
8.5 空冷器优化案例的数值模拟79-84
8.

5.1 优化案例流场模型79-81

8.

5.2 优化案例数值计算81

8.

5.3 优化案例流场结果浅析81-84

8.6 流场浅析结论84
8.7 本章总结84-85
结论85-87
参考文献87-91
致谢91-92
作者介绍92-93
附录93-94