煤气化装置新型氧气预热器结构优化与应用

【摘要】：氧气是煤气化过程中必需的气化介质,煤气化过程中氧气的纯度及流量的微小波动会影响整个气化系统的稳定运行,紧急状态下会造成系统连锁停车。氧气预热器是煤气化装置中氧气系统的主要静设备,因此新型煤气化预热器的研制具有重要价值。本文采用Fluent软件对传统U型管换热器和新型氧气预热器进行了流场模拟分析,结果表明新型氧气预热器结构优化合理。氧气预热器设计制造难度较大,本文设计了一种氧气预热器新型结构尺寸,在设计过程中对异形结构进行了结构设计计算,并应用有限元分析软件ANSYS,建立了氧气预热器的整体有限元模型,依据JB4732-1998《钢制压力容器分析设计》标准对换热器的安全性进行安全性评定。最后针对氧气预热器制造过程中出现的共性问题进行研究,研究结果表明该换热器结构设计合理,满足分析设计标准。 【关键词】：氧气预热器 Fluent 分析设计 强度评定 制造 ANSYS
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ545
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 煤气化技术简述9-13
• 1.2 氧气预热器国内外研究现状13-18
• 1.2.1 换热器的发展现状13-14
• 1.2.2 管壳式换热器14-16
• 1.2.3 U型管式换热器技术进展16-18
• 1.3 论文研究内容18-19
• 第2章 新型氧气预热器流场模拟分析及新型结构设计19-33
• 2.1 流场数值模拟理论简介19-21
• 2.1.1 流场数值模拟的理论基础19-20
• 2.1.2 湍流方程模型简介20
• 2.1.3 模型的选择与评价20-21
• 2.2 换热器结构分析与改进21-23
• 2.2.1 U型管换热器结构分析21-22
• 2.2.2 新型氧气预热器结构22-23
• 2.3 换热器流场对比分析23-28
• 2.3.1 简化条件23-24
• 2.3.2 数学模型24-25
• 2.3.3 计算结果与分析25-28
• 2.4 新型氧气预热器结构设计28-32
• 2.4.1 筒体的结构设计28-31
• 2.4.2 管板的结构设计31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 有限元模型的建立33-42
• 3.1 有限元分析方法概述33
• 3.1.1 有限元分析方法33
• 3.1.2 ANSYS有限元分析软件简介33
• 3.1.3 有限元操作步骤33
• 3.2 氧气预热器的基本参数33-35
• 3.2.1 氧气预热器的结构参数34
• 3.2.2 氧气预热器的材料参数34-35
• 3.3 有限元模型的建立35-41
• 3.3.1 有限元模型的简化35
• 3.3.2 建立氧气预热器的有限元模型35-38
• 3.3.3 单元类型的选择38-39
• 3.3.4 模型的建立与网格的划分39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 氧气预热器异形结构应力分析和强度校核42-53
• 4.1 设计方法简介42
• 4.1.1 按规则设计方法42
• 4.1.2 按分析设计方法42
• 4.2 氧气预热器端部异形结构的应力分析42-44
• 4.2.1 异形结构的应力分析42-43
• 4.2.2 边界条件的施加43
• 4.2.3 计算结果43-44
• 4.3 氧气预热器异形结构的强度评定44-52
• 4.3.1 应力分类方法44-46
• 4.3.2 应力强度评定方法46-47
• 4.3.3 应力分析路径47
• 4.3.4 有限元计算结果的应力分类及强度评定47-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 氧气预热器的制造53-60
• 5.1 制造过程质量控制点53
• 5.2 材料的选择53-54
• 5.3 管接头焊接工艺54-57
• 5.3.1 管接头焊接形式与检验方法54-55
• 5.3.2 胀接工艺评定55-57
• 5.4 管头质量检测57-59
• 5.4.1 技术难点57
• 5.4.2 解决方案57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 结论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 附录 板应力沿路径线性化结果(A-H)65-72

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