涡旋压缩机浮动式静盘的性能优化研究

针对浮动式静盘涡旋压缩机静盘背部温度过高且集中于排气管处的问题,提出带散热结构的浮动式静盘背压机构,研究了新机构的质能交换,分析了热量交换过程,给出了各腔体传热的数学模型,并对新机构进行CFD模拟计算,得到了不同外界温度下的静盘背部温度分布情况。与原浮动式静盘背压机构对比分析可得,新机构有效地改善了静盘背部中心温度过高的问题,使静盘温度分布更加均匀,可以解决因温度过高而造成的变形、摩擦磨损以及泄漏等问题,提高了压缩机的可靠性。

催化裂解装置稳定塔底重沸器内漏原因分析及解决措施

催化裂解(DCC)装置稳定塔底重沸器运行一年便出现管束泄漏的情况,检修发现该管束部分换热管与折流杆的接触部位存在摩擦损伤,严重处换热管已断裂。文章从结构设计、介质腐蚀、操作方式三方面进行分析,认为结构设计不合理是管束泄漏的根本原因,并将换热器从折流杆式U形管式换热器改为折流板式浮头式换热器,并设置防振板与支承板,解决了管束的泄漏问题。

海洋条件下印刷电路板式换热器多通道内超临界液化天然气瞬态分配特性分析

印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)是海上液化天然气(liquified natural gas,LNG)浮式储存和再气化装置的核心部件。在海洋条件下,其内部微细多通道间的流量分配特性复杂多变,易急剧恶化,严重影响气化效率和运行安全。通过UDF程序分别引入晃荡导致的周期性变化的附加惯性力及LNG物性计算关联式,构建适用于PCHE内超临界LNG流动与传热的三维非稳态模型,并开展了数值研究。结果表明,相比于初始稳态条件,晃荡过程中PCHE各通道内超临界LNG的流量及温度等参数随之发生周期性的震荡,而且工质分配的均匀性明显恶化,各通道间流量、温度分布的相对标准偏差均显著高于初始稳态值,最高甚至达到初始稳态值的3倍以上;晃荡振幅及晃荡频率越大,PCHE各通道间工质的流量分配及温度分布越不均匀;相比于在垂直于通道内工质流动方向上施加晃荡作用力,当在工质流动方向上施加晃荡作用力时,晃荡作用引发的工质分配恶化现象明显较为微弱,通道内参数的震荡幅度明显降低。

浮头式换热器流体诱发振动计算分析

以45万吨/年高端聚丙烯装置的裂解气-气浮头式换热器为研究对象,分别按照GB/T 151—2014和TEMA—2019标准对其在设计条件下的流体诱发振动进行了预测分析。重点讨论了浮头式换热管束固有频率的计算方法,对比分析了流弹性诱发振动计算结果。并依据最终的预测结果提出了有效的防振措施,计算结果表明改进后的换热器能有效避免其产生有害的流体诱发振动。

海水换热器串流故障分析及解决

海水换热器作为FPSO原油处理系统中的原油冷却装置,对原油处理、储存、外输至关重要。针对海水换热器在使用中出现的串流故障,提出了现场应急处理办法,并且对产生串流故障的原因展开了分析,制定了下一步检修计划,为海上油田同类型的海水换热器故障检修提供了参考依据。

常见换热器管道布置浅析

炼化装置建设投资中,换热设备占据重要比例。同时换热设备在能源的转化、利用、回收等方面发挥着举足轻重的作用。对炼油化工装置中常见的四种换热器管道布置方式及应注意的问题进行简要论述,并以某歧化装置高通量重沸器及釜式蒸汽发生器为例,分析其管道布置过程,为今后相似设备的管道布置提供参考。

大型检修工程浮头式换热器试压工艺

大型检修工程施工工期紧,换热器检修水压试验是最为关键时期,试压时间的长短直接关系着整个检修的工期。文章通过对浮头式换热器各类水压试验工艺进行对比,总结各类试压工艺的优点和不足,同时提出新的试压工艺。分析某炼油厂大检修各换热器的特点、结合特检院容检的契机,采用多种试压工艺分类并用的方法进行浮头式换热器的试压,并成功完成大检修工程换热器水压试验任务。浮头式换热器检修试压采用多种试压工艺相结合的方式,从工期、成本、机械等投入上进行分析,此试压工艺效率高、成本低。

GB 151中浮头式换热器管板设计方法的理论依据及其应用

阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板的实际厚度与其最小设计厚度相差较多时,换热管中的应力可以大大降低。

特殊结构浮头式换热器的管板强度计算

分析比较了三种基于弹性基础圆平板理论的管板受力情况,指出了管板应力计算的差异,提出了用一种变通的固定管板计算方法来解决特殊结构浮头式换热器管板的应力计算。开发出一种将固定管板应力计算方法应用于其他结构换热器管板应力计算的新途径,使GB 151管板计算方法有更广泛的适应性。

单管程浮头换热器的设计注意事项

浮头式换热器是一种常见的换热器形式,通常其管程数为2程或4程。但在个别特殊场合中有时会使用到单管程的浮头式换热器。虽然单管程的浮头换热器已经有应用实例,但其特殊的结构,仍然需要引起设计人员的重视。尤其是夹持板的计算及其密封性,应当给予重点关注。文章对单管程浮头式换热器在设计过程中应注意的事项进行阐述,并提出相应的注意事项和计算方法。

大型折流杆与单程浮头结构结合换热器设计

介绍了一种折流杆与单管程浮头结构相结合的气-气换热器的设计,阐述了折流杆换热器相对于普通换热器的优点,并结合工程实际案例描述了折流杆结构与单管程浮头结构相结合的结构特点及设计要点。并对气-气换热器从结构选型、材料的选择到各部件强度计算方法,进行了比较详细的介绍。此为广大工程技术人员今后遇到类似换热器设计时提供参考。

浮头换热器管板热应力分析

浮头换热器是工程上应用极广的管壳式换热器,由于浮头端管板与壳体不相连,一般浮头换热器管板设计不考虑温差应力作用。建立了某循环油浆蒸汽发生器管板有限元分析模型,分别计算了在管程压力、壳程压力和温差3种载荷作用下管板中的应力,并考察了管板厚度的影响,结果发现,对于厚管板,由温度载荷引起的管板中的应力甚至大于由压力载荷所引起的应力。因此,虽然是浮头换热器,当管板厚度较厚时,不能忽略温度载荷的作用。

特殊结构填函式换热器的管板设计

在分析固定管板换热器管板应力的计算原理基础上,指出了该特殊结构的填函换热器,由于其管板周边的剪力和弯矩为零,不会引起管板的整体弯曲应力,故可视为极端状态的固定管板换热器。在进行管板厚度设计时可免除整体弯曲应力的计算,仅按小圆板模型进行计算,且在结构上满足制造要求的最小厚度即可。

基于有限元的大型FLNG换热器热-机械应力结构强度评估

海洋浮式LNG换热器是我国深远海能源资源开采所需关键装备。该种换热器的优化制造技术涉及到复杂海上晃荡运行,其结构应力分析和安全评估是一项挑战性课题。基于有限元方法建立了全尺寸换热器结构应力分析模型,通过试件现场晃荡试验对比验证了模型有效性并进一步开展了典型工况下的静强度评估和一般工况下的疲劳强度评估。研究发现设计工况下晃荡角度、晃荡周期与结构应力没有线性关系;此FLNG换热器设计可以通过静强度评估和疲劳强度评估;设计温度下换热器壳体外侧同一部位应力会随壳程压力的增大而线性增加;随着压力增加,换热器的最大应力点位会发生变化。

法兰密封系统应力松弛有限元分析

采用拉伸应力松弛试验方法,试验测得35CrMoA和40MnB两种螺栓材料在400℃条件下的应力松弛数据。利用有限元分析软件ANSYS,以浮头式换热器管箱法兰为具体的分析对象,将螺栓、法兰和垫片作为一个完整的系统,分析研究了法兰密封系统在非线性条件下的应力松弛发展情况。

浮头式热交换器浮头管板螺栓断裂原因分析及改进

通过扫描电镜观察、硬度测试、化学成分分析及金相检验等方法分析了浮头式热交换器浮头管板连接螺栓的断裂失效原因。结果表明,硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂和螺纹加工产生应力集中、材料硬度不满足湿硫化氢介质中的使用要求是螺栓断裂的主要原因。

浮头式换热器的结构改进及流场模拟分析

为了消除传统浮头式换热器浮头端存在的流动死区,本文采用数值模拟软件ANSYS FLUENT,对浮头式换热器壳程流体的流动进行数值模拟,模拟结果证明浮头式换热器浮头端管箱内存在介质流动的死区,同时提出了4种改进结构,并利用ANSYS FLUENT对改进后的换热器壳程流场进行模拟分析,结果表明,4种结构均可有效消除流动死区,而浮头端与壳程旁路相连,有流出旁路的结构最能保持壳程内流体流动,也最为合理。该结构对提高换热器的换热效率,减少换热器故障具有十分重要的工程意义。

浮头法兰的合理设计

浮头式换热器的浮头法兰是一种特殊法兰 ,不能采取一般法兰的“分工况独立计算法兰厚度 ,尔后取其大值”的方法进行设计。同时 ,浮头法兰设计中涉及一重要参数Lr,能否适当地确定Lr,是浮头法兰设计成败的关键。文中介绍了该种法兰的合理设计原理及方法 ,并附以实例。实例表明 ,用这种方法设计的浮头法兰厚度仅约为用SW6 (经校正 ,使之全面满足强度要求 )软件计算厚度的 1 / 2 。

对GB/T151—2014《热交换器》有关内容的商榷——浮头式热交换器管板设计

浮头式热交换器设计原理除管、壳间不存在约束外和固定管板式换热器相同,都按弹性基础圆平板理论设计,为此而应先假定管板厚度并按迭代法实施。GB 151—1999和GB/T 151—2014对其a型结构的规定则可以不假设管板厚度,直接由所规定管板计算厚度公式和系数C、Gwe的线算图简单求得,而系数C、Gwe和管板厚度δ无关,显然和弹性基础圆平板理论不符,对此提出商榷,并对阐述GB151中浮头式换热器管板设计方法理论依据和应用的专文提出商榷。

一种单管程浮头式热交换器内填料函密封结构的设计

介绍了一种可随管束伸缩而移动的内填料函密封结构,研究了该填料函结构的密封机理,并对相应的组件进行强度校核;核算换热管和壳程圆筒的热膨胀量,确保设备安全可靠运行。