基于TEMA和ASME-UHX设计的带外导流筒换热器改造方案比选

某境外项目一台带有外导流筒固定管板式换热器需将换热器壳程材质由碳钢升级为不锈钢,但此方案会造成换热管压缩应力计算不通过。本文基于TEMA和ASMEⅧ-1UHX对换热管压缩应力进行计算,通过PVElite与HTRI软件进行换热器强度及工艺核算,对多种改造方案进行分析比选,最终确定最优方案,以满足项目要求。

大直径外导流筒换热器的设计优化与制造要点

以我公司承制某项目百万吨乙烯装置其中一台裂解气压缩机二段后冷器为例,从主要零部件管箱、壳体、管束的结构设计优化方面进行浅析。首次在设备中使用TⅠ级换热管,引入TⅠ级管束的概念,针对TⅠ级管束的管板制定加工工艺,将换热管与管孔的间隙减小至0.05~0.35 mm之间,通过实际制造验证工艺的可行性。对管束防腐涂料选材、现场喷涂及检验进行介绍,节省管束运输成本及缩短防腐周期。从制造难点分析与控制这方面入手,在壳体的加工、导流筒侧壁的加工、壳体组对焊接、管束部件的加工与防腐这些重点工序上,结合我公司实际生产过程中总结的关键技术分别进行阐述,给与同类产品带来借鉴。总结了大直径外导流筒换热器为实现长周期、稳定运行的设计与制造要点。

管壳式换热器外导流筒接管区的应力分析

本文应用有限元数值分析和实验应力分析两种方法对管壳式换热器外导流筒接管区的应力和强度问题进行了研究。选用较高精度８～２０变节点三维等参元对外导流筒开孔接管区应力进行有限元数值分析，得到了较为详尽的接管区应力分布规律；采用电测法得到的外导流筒接管区实验模型的应力分布规律，验证了有限元数值分析的结论，结果基本吻合。

基于CFD数值模拟的换热器外导流筒结构选型

管壳式换热器壳程流场均匀分布能够改善传热效果,外导流筒的合理选型对流场均匀性有重要影响。然而,外导流筒结构多样,其选型设计多依靠经验,缺乏指导性方法。鉴于此,以筒体直径2 200 mm、入口接管外径720 mm的竖直管降膜式蒸发器换热段为研究对象,设计了外导流筒,建立了3种结构的三维实体模型。基于CFD数值模拟的方法,以平均速度和流场均匀性为衡量指标,研究了3种导流筒结构壳程纵截面和入口截面的流体分布效果,证明了外导流筒合理选型确实能够改善换热器壳程流场均匀性。定性结合定量分析得出:变截面圆弧过渡式外导流筒平均速度相对合理,流场均匀性最佳,是较适宜的导流筒结构。研究结果对外导流筒的选型设计具有重要意义。

换热器外导流筒应力分析与大开孔研究及试验

本文采用了工程上实用的薄壳理论和有限元两种方法以及进行实验验证相结合的方针对外导流筒进行了全面的应力应变分析研究,并同时考虑了开孔,特别是大开孔情况。

换热器外导流筒的结构设计分析与改进

详细阐述了换热器外导流筒的结构设计原则,并深入分析了各结构尺寸的计算方法和相互制约的关系。作者结合工程实践,提出了外导流筒结构形式的改进意见,为实际工程设计提供了借鉴。

管壳式换热器外导流筒的强度分析

本文以壳体理论为基础,获得了管壳式换热器外导流筒在内压和轴向载荷作用下的弹性解析解。并通过对近百个解析计算结果的多元回归,建立了满足一定工程精度要求的外导流筒在内压和轴向载荷作用下的应力和轴向位移的近似计算公式。

管壳式换热器外导流筒的有限元分析

本文用QuickBASIC语言编制的轴对称有限元计算机程序,对管壳式换热器外导流筒结构进行了应力应变分析和计算,其结果与实测值吻合。

管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计与工程应用

阐述了管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计的依据,介绍了相关国际标准及专利内容,通过工程实例及经济性分析对比,为工程设计选型提供了借鉴。

外导流管对旋风分离器流场的调控

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋风分离器内的气-固两相流动进行了数值模拟计算,比较了带有不同外导流管的旋风分离器内流场、压降和分离效率,并探究了不同外导流管管径对旋风分离器内的流场调控及分离性能的影响。结果表明:外导流管可以改善旋风分离器内的二次涡分布,减小纵向环流的影响范围,降低二次涡间的协同作用,并抑制灰斗入口和料腿入口的二次流,从而提高分离效率;其中,带有H-E型外导流管的旋风分离器有效地提高了细小颗粒的分离效率,对粒径4μm以下颗粒分离效率的提高可达10%以上;H-E型外导流管对入口气流进行分流,可以减小气流的旋流损失,使压降降低16.7%。此外,外导流管管径对H-O型旋风分离器分离性能影响较小,对H-E型旋风分离器分离性能影响较大。

换热器外导流筒受轴向力作用时应力与位移

对管壳式换热器的外导流筒在管壳程压差和温差产生的轴向力作用下的应力和位移进行了理论推导和分析 ,将影响外导流筒应力和位移的各种参数下的不同理论结果作成一系列的应力分布图线 ,并进行分析比较。将试验模型装置的实测结果与理论分析结果及文献值相比较表明 ,其结果均为一致。

换热器环形外导流筒的设计及制造要点

以某乙烯装置中环形外导流筒换热器为例,介绍了环形外导流筒结构尺寸的设计、4种典型焊接结构的比较以及制造要点。这种换热器起到了保护管束和均匀分布壳程物流的作用,布管数多,满足了工艺要求的换热面积。

常见外导流筒结构型式

介绍了常见管壳式换热器壳程外导流筒的几种型式,并分析了其特点。

含外导流筒换热器筒节结构失稳临界压力分析

采用规则设计及有限元非线性分析方法对外导流筒换热器筒节结构临界失稳压力进行设计分析,系统地讨论了不同结构参数L_1/D_i、D_i/t_1、t_2/D_i、ρ_t对筒节失稳临界压力P_(cr)的影响规律。研究结果表明,本筒节结构基于规则设计近似得出的P_(cr)值过低,结果具有较大的保守性;一定参数范围内P_(cr)随t_2/D_i增大,D_i/t_1减小及L_1/D_i减小而增大;布管率ρ_t在0.9附近,P_(cr)达到最大;通过析因分析得出影响P_(cr)各因素的权重度为D_i/t_1>L_1/D_i>ρ_t>t_2/D_i。结论为含外导流筒换热器筒节设计提供参考。

管壳式换热器中不同外导流筒结构型式的应用

介绍了管壳式换热器中三种不同形式的外导流筒结构,结合工程实践的运用,总结出不同外导流筒结构形式应用的优缺点,并给出具体的计算方法,或者是制造要点,或者是设计思路,为实际工程设计提供借鉴。

核电站轴封主泵外导流管锁片孔加工工艺

巴基斯坦恰希玛C3、C4核电站轴封主泵[1]是哈尔滨电气动力装备有限公司翻版设计,其加工工艺方法完全自主的核电站反应堆冷却剂主泵。C3C4核电站核主泵外导流管是核电站轴封主泵的关键部件之一,外导流管锁片孔的加工质量对紧固螺栓的安全锁紧至关重要,锁片孔的加工质量可影响螺栓长时间的锁紧。现有同行业锁片孔加工工艺的质量不稳定且操作复杂,为解决这一难题,我公司自主创新了新的核电站轴封主泵外导流管的加工工艺方法,采用非标L型角度头与数控加工中心相结合的方法并取得成功,新研发的工艺方法具有低成本、高精度、数控加工等优势且取得满意的工艺效果。

基于CFD数值模拟的换热器外导流筒优化设计

基于计算流体力学方法,模拟了换热器外导流筒结构参数入口倾角θ、内筒高端间隙L和导流筒高度H对壳程纵截面和入口截面流场流动均匀性的影响.结果表明,改变影响流通面积的结构参数θ,L,H,能改善介质进入壳程后流场分布的均匀性,优化参数为θ=9°~15°,L=105~110 mm,H=204~212 mm.

箱式垂直发射系统燃气流的排导

阐述了箱式垂直发射系统燃气流合理排导的必要性。在对内导流和外导流两种燃气流排导方式进行分析比较的基础上 ,指出了燃气流外排导的局限性。认为燃气流内排导由于具备结构简单、空间利用率高、通用性强、安全性高等优点 ,适合于垂直发射燃气流的合理排导 ;尤其是同心筒式发射装置燃气流的排导将成为箱式垂直发射系统燃气流排导的发展方向。