[发明专利]一种空冷器管束衬管的形状优化方法

摘要

本发明公开了一种空冷器管束衬管的形状优化方法，包括衬管长度、衬管出口倒角优化和衬管外径与壁厚优化两个步骤；运用石油化工过程模拟软件进行工艺流程建模；依据实际运行工况进行三相流物性参数仿真；对管箱及管束结构进行结构离散建模，结合物性参数进行CFD仿真，确定基管内表面剪切应力的大小和位置；选择不同衬管尾部结构进行结构离散建模和仿真，分析不同衬管尾部结构对基管的流动影响；参照实际基管规格，初设衬管壁厚；建立衬管圆筒模型，通过屈服极限和材料伸长率确定衬管外径；经过该方法优化过的衬管结构可大大简化生产工艺，容易制造；节省管材资源，成本低；适用范围广，抗腐蚀性能好，使用寿命长。

主权项

1、一种空冷器管束衬管的形状优化方法，其特征在于：包括衬管长度、衬管出口倒角优化和衬管外径与壁厚优化两个步骤：1)衬管长度、衬管出口倒角优化包括以下步骤：a)工艺流程建模与物性参数仿真计算：运用石油化工过程模拟软件HYSYS进行加氢空冷管系工艺流程建模；b)依据实际加氢空冷管系中的运行工况、腐蚀性流体介质实际情况，进行三相流物性参数仿真计算；c)对国产化加氢空冷管系的管箱及管束结构进行结构离散建模，根据步骤b)的物性参数仿真结果进行CFD仿真，分析基管内表面剪切应力的大小和位置的分布规律，实现衬管长度优化；d)选择不同衬管尾部结构分别进行结构离散建模，结合步骤b)仿真得出的物性参数进行三相流流场分析，分析不同衬管出口尾部结构对基管的流动影响，实现衬管出口孔倒角优化；2)衬管外径与厚度优化方法包括以下步骤：a)选择衬管材料，参照实际基管内径及外径，初选衬管壁厚；b)根据初选的衬管壁厚建立圆筒模型，比较分析壁厚与基管直径的比值，确定圆筒类型；c)运用材料力学和弹性力学，通过屈服极限和材料伸长率值，由胡克定律确定衬管外径。