导热油在不同偏心比异径管管内流动特性的研究杨美娥;王子兴【摘要】应用计算流体力学(CFD)方法,采用标准k-ε湍流模型,对导热油系统热油输送泵入口处偏心异径管为研究对象进行数值分析,得出导热油在DN300×250,DN 350×250,DN 400×250,DN 450×250共4种偏心比异径管管内速度和压力值.数值结果表明:导热油在异径管管内流动速度随偏心比的增大而减小,压力降随偏心比的增大而增大;异径管出入口的速度差值和压力降与偏心比呈线性关系.数值结果不但能优化异径管管件结构,且为管路设计及现场监测提供数据.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2018(055)005【总页数】5页(P68-71,77)【关键词】异径管;导热油;CFD;数值模拟【作者】杨美娥;王子兴【作者单位】中海油石化工程有限公司,山东济南250101;中海油石化工程有限公司,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8;TH122在石化装置中，异径管是常用的连接管件。
异径管一般分为偏心异径管与同心异径管 [1-2]。
在泵的进出口、调节阀进出口、温度计扩大管左右及加热炉集合管管端的配管中通常采用异径管。
异径管不但能改变管径和管道走向，调节介质流速及减少压降，且具有增加管道柔性、减缓管道应力的作用 [3-4]。
大量基础研究和失效案例表明 [2]，在多相流腐蚀与流动的交互作用下异径管处常发生局部失效，甚至严重影响设备及整个装置的安全运行。
因此，对异径管管内的流动状态的研究便显得尤为重要。
管内流动特性的研究方法主要有理论分析、实验研究及仿真分析三种方法[5-10]。
理论分析需做简化假设，且仅能求解简单形状管道，获得方程解析解较为困难。
实验方法虽能弥补理论方法的不足之处，但存在管内流动参数测量困难、实施周期长、成本高等缺点。
随着有限元理论的逐步发展，计算流体力学（CFD）技术将求解流动区域采用有限体积或有限单元方法网格化处理，对流动控制方程在各网格上进行差分，采用求解偏微分方程的数值方法求解各控制方程，可获得全流场参数。
设备选型参数的确定
导热油炉
供热能力根据系统的供热量乘的设计系数后确定。
现选100万kcal/h的天然气导热油炉为例（1163kw=100万kcal/h）。
燃料耗量的计算：取天然气的燃烧热值为8500kcal／m3，导热油炉热效率为，则天然气耗量为 m3/h(8500**=100万kcal/h)，确定为180 m3/h。
导热油循环量的确定及型号选择
Q=G/（（t2-t1）×C×ρ）式（1）
式中：
Q—导热油循环量；
G—导热油炉的供热量，100万kcal/h。
t1—导热油入导热油炉温度，℃；
t2—导热油出导热油炉温度，℃；
C—导热油平均比热，kg•℃；
ρ—导热油密度，850kg/m3；
导热油温差取20℃，则得Q= m3/h，设计取值为100m3/h。
系统循环所需导热油容积量的确定
V=V1+V2+V3
式（2）
式中：
V—系统循环导热油容量，m3；
V1—系统加热器的总容积，m3；
V2—系统循环管道总容积，m3；
V3—导热油炉内加热管总容积，m3。
100万kcal/h锅炉内的热媒油容量约1m3；
250万kcal/h锅炉内的热媒油容量约；
（注：除管道容积外，其它容积需他方提供。
）。
2.3 导热油循环量的确定及型号选择根据公式Q=G÷〔（t2-t1）×C×ρ〕(1)式中t1——导热油入导热油炉温度，℃；t2——导热油出导热油炉温度,℃；C——导热油平均比热，2.684kJ/kg·℃；ρ——导热油密度，0.85g/cm3；Q——导热油循环量；G——导热油炉的供热量，5×106kJ/h。
将以上数据代入式(1)，得Q为98m3/h，取导热油循环量Q为100m3/h。
根据上述计算，选用型号为WD320型的导热油即满足工艺要求。
2.4 导热油炉加热面积的确定取导热油炉热效率为0.75，取导热油炉辐射段占总有效热量的85％，对流段占总有效热量的15％。
从理论上计算确定导热油炉辐射管及对流管所需的表面积是非常复杂的，在进行计算时，采用已知的热强度数据按下式确定所需的加热面积：对于辐射段：F R=Q R/δR(2)式中Q R——辐射段吸收的热量，Q R=0.85G；δR——辐射管的热强度，取94050kJ/m2·h;F R——辐射段加热面积，m2。
将以上数据代入(2)式，得F R为39.97m2。
对于对流段：Fc=Qc/δc (3)式中Qc——对流段吸收的热量，Qc=0.15G；δc——对流管的热强度，取41800kJ/m2·h;Fc——对流段加热面积，m2。
将以上数据代入(3)式，得Fc为17.94m2。
即F=F R+F C (4)F总=F/0.75 (5)得F为57.91m2，F总为77.21m2，取F总为80m2。
2.5 总循环系统所需导热油量的确定各塔加热器的容积V1为1.023m3，循环管道容积V2为5m3，导热油炉内加热管V3为2m3，导热油密度ρ为0.85g/cm3，总容积V为8.023m3，总量P为6.82t。
导热油加热系统设计及操作时应注意的问题赵刚山甘李军（鞍山焦化耐火材料设计研究总院，鞍山114002)目前，焦化行业中的不少装置已逐渐采用导热油加热技术，如炼焦配煤的加热脱湿、苯加氢、精酚装置的蒸馏供热、精蒽装置的蒸馏供热及保温和脱硫装置的熔硫釜加热等。
