收藏本站
收藏 | 论文排版

基于能级分析和场协同原理的歧化系统节能技术研究

夏翔鸣  
【摘要】:节能和能源效率的提升已成为世界各国的能源战略重点,高耗能化学工业被国家列为重点节能行业。对化工过程系统的换热网络和单体设备进行用能诊断、应用高效换热设备和先进的余热回收节能技术、优化换热网络是化工过程系统节能行之有效的途径。本文进行了基于能级分析的化工系统用能分析与瓶颈诊断,开展基于场协同理论的换热设备强化机理分析、板型优化及结构设计方法研究,并将研究成果应用于某大型芳烃歧化装置。主要研究内容及创新成果如下: (1)综合夹点技术与(?)分析法优点,提出了可适用于多股流复杂换热网络能级分析的改进型Ω—H图法,导出了多组分混合物料能级计算公式,应用于大型芳烃歧化生产装置进行系统用能和单体设备用能诊断,指明了系统流程再造和单体设备高效化研究的途径。确定装置中反应系统和分离系统各存在两个主要用能瓶颈,该四台设备的(?)损失占装置换热子系统(?)损失的72%。其中,反应进出料换热器EA-502不可逆换热损失最大,为系统用能最薄弱环节,且由它导致后置空冷器EC-503与加热炉BA-501负荷过大。 (2)采用场协同分析法,首次以温度场、速度场、涡量及场协同角等参量阐述了板式换热器的强化传热机理,波纹通道内流场纵向涡的存在减薄了流动的边界层厚度,改善了主流区域内流场的协同性。基于场协同理论,提出表征换热结构的强化效果的无因次综合性能评价因子,并进行了数值计算验证。 (3)采用数值分析方法研究了波纹板结构参数对传热与流阻特性的影响规律。通过三维稳态湍流流场数值模拟,定量计算了不同流动速度下,波纹夹角β和波纹深度h对顺人字板组合及软硬板组合波纹通道的传热特性和阻力降的影响。采用无因次综合性能评价因子,对常用波纹深度和波纹夹角组合的十八种板型进行数值模拟对比分析,并与实验结果相结合,优化获得了波纹板片的最佳结构参数为:波深3.5-4.0mm且波纹角为30-32.5°的顺人字板。 (4)根据芳烃歧化生产工艺参数,分析了反应进出料板壳式换热器内的相变传热状态。采用Aspen Plus模拟软件对混合介质的物性和冷热侧露点温度进行计算。根据换热形式的不同将换热器分为双侧相变换热段、单侧相变换热段和无相变换热段等进行热力计算,进行热量衡算得出各分段进出口温度及总换热量。采用均相流模型简化方法,建立含高比例不凝气体多相流介质的热力计算模型,计算获得不同板片数量和板宽所对应的板长及总传热面积。 (5)理论与实验相结合,研究双相进料组合分布器气液流动规律。发现在实验夹带高度度范围内,相同气体表观速度下,气体分布板开孔率对临界火带分率有明显影响,且随着火带空间降低,现有不考虑开孔率的计算公式的误差急剧增加。根据实验结果进行芳烃歧化换热器液体进料分布管与气体进料分布板结构参数设计,工程应用证明设计方法合理。 (6)从系统流程再造和单体设备高效化两方面,将研究成果应用于芳烃歧化装置,节能效果显著。EA-502由普通列管式换热器改进为板壳式高效换热器后,换热系数提高了90%,冷、热端温差减小76℃和42℃,且有效地降低了加热炉BA-501和空冷器EC-503的热负荷,回收热量增加1.53MW。甲苯塔采用烧结型表面多孔管再沸器后,再沸比和塔顶回流量分别增加了4.5%和29.3%。采用增加热高分设备进行反应系统流程再造后,系统热损失减少了3.7MW。实施将汽提塔塔釜液作为甲苯塔再沸器热源的热联合后,节省3.1MPa的高压蒸汽约36000t/a。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 何雅玲,陶文铨;场协同原理在强化换热与脉管制冷机性能改进中的应用(下)[J];西安交通大学学报;2002年11期
2 罗文泉;热工设备的能级分析[J];节能技术;1989年01期
3 施明恒,王海;离心力场作用下对流换热场协同理论的实验验证[J];上海理工大学学报;2003年04期
4 陆晓初;;能级分析初探[J];能源研究与利用;1992年02期
5 刘伟;张卫星;刘志春;;场协同下板翅式换热器效率的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年01期
6 宋继伟;张士虎;王飞;曹兴;杜文静;程林;;正六边形板式换热器传热和流动特性研究[J];工程热物理学报;2011年02期
7 姜建国;苑中显;;关于管内单相对流换热强化的极限问题[J];热科学与技术;2006年01期
8 严良文;潘雷;阚树林;;折流杆换热器的壳程结构参数对协同场的影响[J];压力容器;2008年11期
9 赵珍强;王婷;;场协同理论与换热器强化传热技术[J];能源与环境;2008年06期
10 冷学礼;张冠敏;田茂诚;程林;;场协同原理在对流换热中的应用方法[J];热能动力工程;2009年03期
11 刘桂玉,钱立伦;也论“能级平衡”[J];西安交通大学学报;1986年04期
12 施伟;刘艳玲;周继军;谢晶;;传热过程中的场协同作用应用分析[J];上海海洋大学学报;2009年03期
13 王巍;刘艳艳;;一次表面换热器的场协同分析[J];大连理工大学学报;2010年05期
14 周俊杰,李光熙,屈治国,陶文铨;开缝肋片表面的数值模拟及特性分析[J];暖通空调;2005年07期
15 蒋祖星;;船舶柴油机主动力装置总能系统能级模型的建立及应用[J];船海工程;2008年01期
16 黄德斌,邓先和,朱冬生,欧阳惕;气流横向冲刷管束换热的场协同数值模拟验证[J];华南理工大学学报(自然科学版);2005年07期
17 黄德斌;邓先和;朱冬生;欧阳惕;;气流横向冲刷管束湍流换热的场协同分析[J];化学工程;2006年07期
18 武俊梅;陶文铨;;纵向涡强化通道内换热的数值研究及机理分析[J];西安交通大学学报;2006年09期
19 方振鑫;罗小平;熊少武;贾玉梅;;缩放管管外流动沸腾换热的数值模拟与场协同分析[J];节能技术;2007年04期
20 周水洪;邓先和;何兆红;李志武;;旋流片强化传热的数值模拟和场协同分析[J];化工学报;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶文铨;;场协同原理及其应用[A];新观点新学说学术沙龙文集38:热学新理论及其应用[C];2010年
2 程林;;基于场协同原理的换热器设计平台[A];新观点新学说学术沙龙文集38:热学新理论及其应用[C];2010年
3 金振蓉;;现有热学理论面临节能挑战[A];新观点新学说学术沙龙文集38:热学新理论及其应用[C];2010年
4 刘艳艳;王巍;;场协同理论监测主表面式回热器的换热性能[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
5 胡洪;黄虎;宋倩倩;夏晨;陆春林;陈泽民;;平翅片换热器管外传热与流动特性的数值模拟[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
6 姚彤辉;贾国珍;;鞍钢二烧余热回收利用分析及改造方案[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
7 过增元;;[A];新观点新学说学术沙龙文集38:热学新理论及其应用[C];2010年
8 蒋运辉;陈怀新;;一种机载SAR图像中的点状目标检测方法[A];中国雷达行业协会航空电子分会暨四川省电子学会航空航天专委会学术交流会论文集[C];2005年
9 蔡九菊;;关于钢铁制造流程能量流及其网络问题的研究[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(报告与分会场特邀报告)[C];2009年
10 程建杰;陈汝东;陈震;;贮液器除霜的实验研究[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏翔鸣;基于能级分析和场协同原理的歧化系统节能技术研究[D];华东理工大学;2011年
2 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年
3 王乐;白光LED高效封装结构及灯具级散热机理的研究[D];浙江大学;2012年
4 谢英柏;燃气机热泵总能系统的理论分析与试验研究[D];华北电力大学(河北);2003年
5 陶于兵;CO2家用空调系统实验研究及换热器强化换热数值模拟[D];西安交通大学;2008年
6 郭江峰;换热器的热力学分析与优化设计[D];山东大学;2011年
7 陈彪;稀土掺杂聚合物微结构及其光谱特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
8 沈亮;新型结构异质结太阳能电池的研究[D];吉林大学;2009年
9 李徐佳;锂电池极片干燥箱流场特性研究[D];燕山大学;2012年
10 李元媛;能源系统的解析解与多能源互补系统集成研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜毅;开缝圆肋传热性能数值研究及场协同原理分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 崔凯;异形管传热与流动的数值模拟研究[D];天津大学;2005年
3 王洋;流动与混合过程中不可逆损失的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 陶玲;热光伏系统散热研究[D];南京理工大学;2008年
5 王孝红;隧道LED灯具系统级热管理及强化散热机理研究[D];浙江大学;2012年
6 刘丹;一体化炉灶内流场特性研究[D];中国石油大学;2011年
7 李玉强;新型大功率LED路灯散热性能智能预测研究[D];湖南大学;2011年
8 邓俊杰;管内对流换热强化的数值模拟[D];华中科技大学;2011年
9 翟晨阳;含色散关系的软旋转子—耦合到光学模型[D];中国工程物理研究院;2006年
10 牛峻峰;基于小波的某水下运载器振动信号的分析研究[D];中北大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 金振蓉;现有热学理论面临节能挑战[N];光明日报;2010年
2 本报记者 刘垠;提高能源利用率急需拓展热学新理论[N];大众科技报;2010年
3 刘莉;热学新理论为提高能效提供新途径[N];科技日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978