多股流纏繞管式換熱器管板有限元分析

纏繞管式換熱器的管理及其應(yīng)用 纏繞管式換熱器不僅是大型化工工藝過程重要的設(shè)備,而且是一個(gè)高效節(jié)能的設(shè)備.這些換 熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,而且處于裝置關(guān)鍵部位,因此一旦這些換熱器發(fā)生泄漏,整套裝置必 須要停工,而且重新制造一臺(tái)最快需要半年,企業(yè)的損失將非常巨大.正常換熱器的使用壽命 一般在12-20年左右,企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際使用情況和使用壽命的期限來有計(jì)劃地進(jìn)行更換,但 是在國內(nèi)也有很多企業(yè)由于對(duì)繞管換熱器的全程管理不到位,使用了很短時(shí)間即發(fā)生了質(zhì)量 問題.為了確保纏繞管換熱器長(zhǎng)周期運(yùn)行,對(duì)纏繞管換熱器使用的全過程管理十分必要. 1纏繞管式換熱器簡(jiǎn)介 纏繞管式換熱器由繞管芯體和殼體兩部分組成(圖1).繞管芯體由中心筒.換熱管.墊 條及管卡等組成.換熱管緊密地繞在中心筒上(圖2),用平墊條及異形墊條分隔,保證管子之間 的橫向和縱向間距,墊

forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse 蒄螺旋纏繞管式換熱器 薃研發(fā)背景: 膁換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。由于常規(guī)的 管殼式換熱器的換熱管設(shè)計(jì)都是采用直管或者是u型管。所以困擾著設(shè)計(jì)工程師的一個(gè)問 題是，采用什么樣的方法可以讓換熱管變長(zhǎng)，單位體積的換熱面積加大，逆流換熱而導(dǎo)致熱 傳導(dǎo)由于結(jié)構(gòu)的原因從根本上維持在一個(gè)理想的狀態(tài)，同時(shí)換熱設(shè)備本身體積要縮小，安全 性能要更強(qiáng)。為此寧魯工程螺旋式換熱管束纏繞技術(shù)的研發(fā)成功并日趨完善從根本上解決了 這個(gè)問題，公司利用這一技術(shù)成功研發(fā)了螺旋纏繞管式換熱器。 薆產(chǎn)品特點(diǎn): 1. 2.裊結(jié)構(gòu)特點(diǎn): (1) (2)羈任意一層相鄰兩換熱管之間的凈距相同。 (3) (4)袀?cè)我庀噜弮蓪訐Q熱管之間的凈

1991-纏繞管式換熱器 (2)

1991-纏繞管式換熱器

大型纏繞管式換熱器的設(shè)計(jì)

對(duì)纏繞管式換熱器的檢修方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

纏繞管式換熱器檢修方案,包括管箱解體、壞管處理、堵管作業(yè)、換熱管試漏、回裝及上下管箱和相關(guān)管線焊接。

從制造、操作、修復(fù)和除垢技術(shù)的選用等4個(gè)方面論述了如何管理好纏繞管式換熱器,并對(duì)纏繞管式換熱器的技術(shù)應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

介紹了新建180萬t/a煤制甲醇裝置中針對(duì)低溫甲醇洗纏繞管式換熱氣原料冷卻器進(jìn)行的管程、殼程介質(zhì)互換的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程;論述了優(yōu)化設(shè)計(jì)面臨的問題和采取的改進(jìn)措施;總結(jié)了原料氣冷卻器的生產(chǎn)運(yùn)行效果和操作管理要點(diǎn)。

介紹了纏繞管式換熱器的節(jié)能原理,利用工業(yè)應(yīng)用實(shí)例對(duì)纏繞管式換熱器的節(jié)能進(jìn)行了分析,并根據(jù)工業(yè)實(shí)際情況,提出了采用纏繞管式換熱器,可使工藝流程簡(jiǎn)潔、操作條件優(yōu)化、大幅度降低能耗的觀點(diǎn)。

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纏繞管式換熱器計(jì)算方法研究

過去連續(xù)重整裝置的混合進(jìn)料換熱器都是采用全焊接板殼式或直管立式換熱器,由于結(jié)構(gòu)原因,一直存在傳熱效率低或易損壞的問題,使得裝置操作費(fèi)用高、影響長(zhǎng)周期運(yùn)行。介紹了一種兼具板殼式換熱器和管殼式換熱器優(yōu)點(diǎn)的,在連續(xù)重整裝置中首次采用的纏繞管式換熱器,作為新型的混合進(jìn)料換熱器的設(shè)計(jì)、研制和應(yīng)用情況。該設(shè)備具有優(yōu)良的傳熱工藝性能,又具有耐高溫高壓、抗操作波動(dòng)的特點(diǎn),是連續(xù)重整裝置中較為理想的高效、高可靠性的設(shè)備。

加氫裂化裝置高壓換熱器一般采用螺紋鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)換熱器,纏繞管式換熱器首次在鎮(zhèn)海煉化分公司加氫裂化裝置中應(yīng)用。文章對(duì)纏繞管式換熱器在加氫裂化裝置中的使用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,并提出了結(jié)構(gòu)上和使用中可能出現(xiàn)的問題與采取的措施。

本文以格爾木煉油廠加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)為例介紹了加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)的概況,闡述了纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)性能,淺析了纏繞管式換熱器應(yīng)用于加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)的可行性,并其應(yīng)用后對(duì)在節(jié)能降耗方面的節(jié)能效果進(jìn)行了概算。

簡(jiǎn)述了東營市海科瑞林化工有限公司在輕石腦油冷凝工藝中應(yīng)用新型螺旋纏繞管式換熱器的節(jié)能效果,分析了螺旋纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝性能。從現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用工況看,螺旋纏繞管式換熱器在節(jié)能降耗方面存在很大的優(yōu)勢(shì),具有廣闊的應(yīng)用前景。

介紹了纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)以及國內(nèi)的發(fā)展情況。纏繞管式換熱器是一種結(jié)構(gòu)緊湊的高效換熱設(shè)備，具有管束補(bǔ)償性好、管內(nèi)的操作壓力高、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多股流的熱交換等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤氣化廢熱回收、空氣分離、氫液化、稀有氣體分離、低溫甲醇洗、液氮洗等領(lǐng)域。

大型纏繞管式換熱器不僅具有較好的傳熱性能,還同時(shí)具有對(duì)裝置變負(fù)荷的適應(yīng)性和運(yùn)行可靠的操作特性,在我國煤炭深加工、煉油、天然氣等領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。從煤化工大型多股流纏繞管式換熱器出發(fā),對(duì)纏繞管式換熱器設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析。在多股流纏繞管式換熱器方面,論述了管板的不同結(jié)構(gòu)形式、管板設(shè)計(jì)計(jì)算的特殊性、各管程在同一殼體內(nèi)的協(xié)調(diào)性、組合式大型原料氣冷卻器等內(nèi)容;同時(shí)對(duì)管束與管板之間的引出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論;結(jié)合奧氏體不銹鋼材料的應(yīng)變時(shí)效分析結(jié)果,給出了纏繞過程換熱管正常變形率的范圍;對(duì)大型纏繞管式換熱器管子與管板焊接接頭的射線檢測(cè),給出了可以參考的操作準(zhǔn)則。我國已能生產(chǎn)換熱面積超過10000m2的大型纏繞管式換熱器,在設(shè)計(jì)和制造方面積累了很多的經(jīng)驗(yàn),但是在纏繞管式換熱器材料的多樣性、大型主低溫?fù)Q熱器的工藝設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬技術(shù)在設(shè)計(jì)上的應(yīng)用以及換熱管與管板連接質(zhì)量檢測(cè)的量化技術(shù)等方面,我國和歐美先進(jìn)國家還有一定的差距。

介紹了中國石化上海石油化工股份有限公司1000kt／a3＃連續(xù)重整裝置在纏繞管式換熱器的應(yīng)用情況，并對(duì)裝置的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。應(yīng)用結(jié)果表明：在采用新型換熱器后，裝置的3.5mpa蒸汽和燃料氣消耗量減少，同時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，提高了主產(chǎn)品氫氣和重整汽油的產(chǎn)率以及重整汽油的辛烷值；能耗降低，產(chǎn)品質(zhì)量提高，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

以u(píng)型管式換熱器管板為例,利用ansys有限元軟件的瞬態(tài)分析模塊對(duì)其動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行了有限元計(jì)算,通過有限元分析對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化和當(dāng)量處理,并對(duì)換熱器管板進(jìn)行了強(qiáng)度和疲勞評(píng)定.結(jié)果表明:計(jì)算和分析結(jié)果更符合u型管式換熱器管板真實(shí)的動(dòng)應(yīng)力分布,其最大動(dòng)應(yīng)力在管板與殼程筒體連接應(yīng)力槽處,適當(dāng)增大過渡圓角半徑可使管板兩側(cè)應(yīng)力趨于相等;由溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)管板總應(yīng)力影響很大,在計(jì)算中不能忽略溫度載荷的影響;評(píng)定結(jié)果表明,該換熱器符合強(qiáng)度和疲勞要求.

螺旋盤管式換熱器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為asmeⅷ-1-2010,本文對(duì)管板組件進(jìn)行局部應(yīng)力分析,按照asmeⅷ-2進(jìn)行分析評(píng)定。按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定將管板簡(jiǎn)化成當(dāng)量實(shí)心圓平板,開孔區(qū)設(shè)置不同的等效參數(shù)。管板組件的應(yīng)力分析采用兩種方法進(jìn)行,分別為:基于彈性應(yīng)力分析的應(yīng)力分類法與基于塑性失效準(zhǔn)則的極限載荷分析法。本文旨在促進(jìn)彈性分析法與極限載荷分析法的聯(lián)合使用。