PDF《天然气加热炉结构 及 其传 热特性分析》

.

. 上海理工大学学报第31卷 第3期J.U n i v e r s i t y o f S h a . n g h a i f

0 r s c i n c a . a n d T e c h n o l o g y V o

1 .

3 1 No .

3 2

0 0

9 文章编号 :

1 0

0 7 ―6

7 3

5 (

2 0

0 9 )

0 3 ―0

2 5

1 ―0

4 天然气 加热炉 结构及 其传 热特性分析 郭韵,曹伟 武,严平,于彩 霞,钱尚源2 (

1 . 上海理工 大学 能源 与动力工程学 院, 上海

2 0

0 0

9 3 ;

2 . 上海工程技术大学 机械 工程 学院 , 上海

2 0

1 6

2 0 ) 摘要 :天然气加热炉作为一种特殊的炉型形 式, 是天然气应用系统中不可缺少的设备. 针对天然气 加热炉的结构, 其冷源和热源在筒体 内均呈偏心布置. 使 用双极坐标 系对 圆筒体 内加热元件偏心布 置时的 自 然对流换热进行 了研究和分析. 结果表明, 加热元件 下偏心布置时, 在 筒体 内的流动和传 热状况最好.关键 词 :天 然 气加 热炉;

偏 心布 置 ;

自然对 流 ;

双极 坐标 系 中图分类号 : TE

9 6

3 文献标志码 : A St r uc t ur e a nd he at t r a ns f e r anal ys i s on na t ur al g as he at e r G L D Y u d,C A O W e i ― W H . , Y A N e i W ,Y U C a . . x i a ,Q I A N S h a n g - y u a n (

1 . S c h o o l o fE n e r g y a n d P o w e r E n g i n e e r i n g , U n i v e r s i t y o f S h a n gh a i f o r S c / e n c e a n d T e c h n o l o g y , S h a n gh a i

2 0

0 0

9 3,C h i n a ;

2. C o l l e g e o fMe c h a n i c a l E m g i n e e r in g ,S h a n gh a i U n i v er s i t y o f En g i n e e r in g S c i e n c e,S h a n g h a i2

0 1

6 2 0,C h i n a) Ab s t r a c t :As a s p e c i a l t y p e o f h e a t e r , n a t u r a l g a s h e a t e r i s i n d i s p e n s a b l e e q u i p me n t i n n a t u r a l g a s a p pl i c a t i o n s y s t em . Ac c o r di ng t o t h e s t r uc t u r e o f n a t u r a l g a s he a t e r, i t s he a t i ng s u r f a c e a nd c o ol i n g S U r f a c e a r e a l l e c c e n t r i c a l l y ― o r i e n t e d . Th e ma t h e ma t i c a n a l y s i s o f n a t u r a l c o n v e c t i o n i n e c c e n t r i c c y l i n d e r wa s c o n d u c t e d, t h e me d i u m f l o w a n d t e mp e r a t u r e f i e l d we r e n u me r i c a l l y s i mu l a t e d i n t h e b i p o l a r c o o r d i n a t e s y s t e m . Th e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e f l o w a n d h e a t t r a n s f e r wo u l d p e r f o r m t h e b e s t wh e n t h e h e a t i n g s u r f a c e i s i n t h e l o we r h a l f o f t h e c y l i n d e r . Ke y wo r d s :na t ur a l g a s h e a t e r;

e c c e nt r i c a l l y - o r i e nt e d c o l l o c a t i o n;

na t u r a l c o n v e c t i o n;

b i - p o l a r c o o r d i na t e 天然气在开采、 输送及应用过程中 , 常常需要加 热. 因为天然气中含有水合物 , 在长途输送过程 中, 为防止 由于天然气温度过低而导致水合物析出凝结 成固体 , 从而堵住管道设备引起事故[

1 ] , 因此需要加 热;

此外在天然气应用过程 中, 往往需要对其减压 , 而压降较大时会导致天然气温降过大 , 也需要加热 ;

更有 由于工艺需要而需天然气保持一定温度 , 则更 需要加热 . 因此在天然气减压 系统 和供气系统 中常 设置加热设备 , 可见天然气加热炉是天然气输送应 用系统中不可缺少 的重要设备. 根据天然气加热炉 的结构可知 , 简体 内的火筒 、 烟管、 盘管在筒体 内均 呈偏心布置. 故本文对 圆筒体 内加热元件偏心布置 时介质的流场和传热进行分析.