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引射式辐射管燃气燃烧器结构参数的设计理论与实验

作　者: 刘国伟
导　师: 董芃
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 加热炉燃气燃烧器辐射管结构参数蒙特卡洛法
分类号: TE974.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

油田加热炉是石油生产和集输过程中广泛使用的加热设备,在油田石油集输过程中,起着举足轻重的作用。大庆油田现有的加热炉以火筒式加热炉为主,火筒式加热炉炉胆长径比大,所用的大气式燃烧器组织的火焰长度较短,燃烧放热比较集中,长时间运行后,炉胆外壁严重结垢,炉膛传热性能变差,极易造成炉胆的局部烧损,不仅耗费大量资金用于维修,而且影响了正常生产。针对这一问题,哈尔滨工业大学设计了一种新型的引射式辐射管燃气燃烧器,并对这种新型燃烧装置的热工特性进行了试验研究,取得了良好的效果。本课题在大庆油田油田加热炉上进行了现场实验,之后结合试验结果,在模化的加热炉试验台上,对引射式辐射管燃气燃烧器的热工特性进行了进一步试验研究,由此对引射式辐射管燃气燃烧器结构参数进行了优化设计。并利用蒙特卡洛法对火筒表面热流密度进行了计算,计算结果与实验结果进行了比对分析。实验结果表明,改造后加热炉放热集中、火筒局部热负荷过高的问题得到了有效解决,同时,加热炉的效能也有了相当的提高。利用蒙特卡洛法来计算辐射管与被加热表面之间的辐射换热,得出的结果与实验测量结果对比后表明,计算结果满足工程计算精度要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源及研究的目的意义  8-10
    1.1.1 课题来源  8-10
    1.1.2 课题目的与意义  10
  1.2 国内外相关研究现状  10-13
    1.2.1 国内外工业炉用燃烧装置发展现状  10-11
    1.2.2 国内外燃气辐射管发展现状  11-13
  1.3 本课题的研究内容  13
  1.4 本章小结  13-15
第2章油田加热炉现场试验  15-39
  2.1 研究路线  15
  2.2 试验流程  15
  2.3 现用加热炉运行试验及分析  15-20
    2.3.1 实验现场及设备概况  15-16
    2.3.2 加热炉结构及测点布置  16-18
    2.3.3 测量结果及分析  18-20
  2.4 燃气燃烧器设计改造  20-22
    2.4.1 改造方案的提出  20-21
    2.4.2 引射式辐射管燃气燃烧器的设计  21-22
  2.5 现场试验  22-38
    2.5.1 现场试验内容及测试方法  22-26
    2.5.2 现场试验结果及分析  26-38
  2.6 本章小结  38-39
第3章实验室模化试验研究  39-60
  3.1 试验系统及试验设备  39-45
    3.1.1 试验系统  39-42
    3.1.2 试验设备  42-43
    3.1.3 试验内容  43
    3.1.4 测试方法及相关原理  43-45
  3.2 工况设计及实验步骤  45-46
    3.2.1 工况设计  45
    3.2.2 试验步骤  45-46
  3.3 试验结果与分析  46-59
    3.3.1 过量空气系数的确定  46-47
    3.3.2 辐射管壁面温度和最佳管径的确定  47-51
    3.3.3 火筒热流密度和最佳管长的确定  51-59
  3.4 本章小结  59-60
第4章辐射管辐射换热数值模拟  60-70
  4.1 蒙特卡洛方法简介  60-61
  4.2 蒙特卡洛法在辐射传热领域的应用  61
  4.3 利用蒙特卡洛法计算辐射管燃气燃烧器的工作特性  61-66
  4.4 计算结果与实验结果的对比分析  66-69
  4.5 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-74
攻读学位期间发表的学术论文  74-76
致谢  76

引射式辐射管燃气燃烧器结构参数的设计理论与实验

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