扭曲片管对常压加热炉管内压降的影响.pdf

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1、石油化工2013年第42卷第10期PETROCHEMICALTECHN0LOGY扭曲片管对常压加热炉管内压降的影响黄佳平，张勇，王国清，张利军，周先锋(中国石化北京化工研究院，北京100013)[摘要]利用计算流体力学软件Fluent，选择可实现8湍流模型和多相流Mixture模型对常压加热炉辐射段的最后两根炉管和加装扭曲片管的炉管进行气液两相流的三维数值模拟计算，比较和研究了加装扭曲片管后炉管的速度场和压力场的变化，分析了扭曲片管构件对常压加热炉管内压降的影响。模拟研究结果表明，在常压加热炉中加装扭曲片管能起到强化传热的作用；在相同人口温度和恒定壁面温度的条件下，壁面总传热速率提高了13

2、3％，出口温度升高了0．3K；在管内气液两相流的情况下，扭曲片管使管内压降增加47．53％，扭曲片管局部会形成较大乐降。[关键词]气液两相流；Mixture模型；扭曲片管；常压加热炉；计算流体力学[文章编号]1000—8144(2013)10一l1l1一O6[中图分类号]TQ021．1[文献标志码]AInfluenceofTwistedTubesonPressureDropofAtmosphericHeatingFurnaceHuangJiaping，Zhangy0，WangGuoqing，ZhangLijun，ZhouXianfeng(SINOPECBeijingResearchInst

3、ituteofChemicalIndustry，Beijing100013，China)[Abstract]Three-dimensionalnumericalsimulationforthegas-liquidtwo-phaseflowinthelasttwotubesintheradiantsectionofanatmosphericheatingfurnacewascarriedoutbymeansoftherealizablek-eturbulencemodelandMixturemodelofthecomputationalfluiddynamicssoftwareFluent．

4、Thechangesofboththevelocityfieldandthepressurefieldinthetubeswereinvestigatedaftertwistedtubeswereequipped．Theinfluenceofthetwistedtubesonthepressuredropintheatmosphericheatingfumacewasstudied．Thesimulationresultsshowedthatequippingtwistedtubesinthefumacecouldenhancetheheattransfer．Undertheconditi

5、onsofconstantwalltemperatureandsameinlettemperature．thetotalheattransferrateandtheoutlettemperatureincreasedby13．3％and0．3K．respectively．Thepressuredropincreasedby47．53％afterthetwistedtubeswereequippedinthecaseofgas—liquidtwo-phaseflow．[Keywords]gas—liquidtwo—phaseflow；Mixturemodel；twistedtube；atmo

6、sphericheatingfumace；computationalfluiddynamics在炼油厂中，常减压装置的能耗占全厂能耗的压降。Sandra等I7-81采用VOF模型计算得到了烃的9．5％～11．0％，其中常减压加热炉的燃料消耗占类气液两相流流型图，建立了一个用于模拟烃类常减压装置能耗的82％～92％，因此，提高常减水平管内流动沸腾的三维模型。Fontoura等采用压加热炉的热效率对于降低炼油装置的能耗具有重OpenFOAM软件对原油在加热过程中管内气液两要意义。提高加热炉的热效率有多种方法，中国石相流动和结焦进行了数值模拟研究。这些程序与模化北京化工研究院和中国科学院金属研究

7、所合作开型多采用经验公式计算压力，具有一定的局限性，发了炉管内置扭曲片强化传热技术J，该技术已在且不能计算加装强化传热构件的炉管压降。乙烯裂解炉上进行了广泛的应用∞J。本工作采用Fluent软件对某炼厂10Mt／a常压加数值模拟研究对优化常压加热炉的设计具有[收稿日期]2OI3一O3一¨；[修改稿日期]2013一O7一O7。重要意义。杨光炯等采用Martinelli关系式计算[作者简介]黄佳平(1988一)，男，湖北省汉