原油输运加热炉有焰燃烧数值模拟理论探讨.pdfVIP

维普资讯 IndustrialFurnace Vo1．26 No．5 Sept．2004 文章编号：1001—6988(2004)05—0038—04 原油输运加热炉有焰燃烧数值模拟理论探讨 朱建国，仇性启 (石油大学(华东)机 电工程学院，山东东营257061) 摘 要：原油输运加热炉数值试验研究是确定燃烧工艺操作方案的重要方法。通过燃烧控制方程的选用、方程组 的封闭以及边界条件的确定，系统介绍了原油输运加热炉煤气有焰燃烧数值模拟的理论基础。 关键词 ：有焰燃烧 ；数值模拟 ；加热炉 中图分类号：TE832．34 文献标识码：A NumericalSimulationTheory、j’，ithFlameCombustionon theHeatingFurnaceforCarryingCrudeOil ZHUJian—guo，QⅢ Ⅺng—qi (CollegeofMachineryandEelctronicEngineering，UniversityofPetroelum，Dongying257061，China) Abstracts：Thenumericaltestinvestigationisveryimportantmethodforconfirmingoperationprocessonthe heatingfumace．Throughhtechoiceofcombustioncontrollingequation，htecloseofeuq ationgroupandhtedecision ofboundarycondition，itcompletelyintroduceshtenumericalsimulationhteorywihtflamecomb ustiononhteheating furnaceofrcarryingcrudeoil． Keywords：flma ecomb ustion；numericalsimulation；heatingfurnace 1 引 言 2 有焰燃烧控制方程的选用 原油输运加热炉系油田集输系统普遍使用的加 燃烧是一种带有剧烈放热化学反应的流动现 热设备，仅大庆油田就有 26O0多台，主要结构为内 象，实际燃烧过程是一个包含流体流动、传热、传质 置螺旋管的卧式圆筒管式加热，辐射换热效果好，热 和化学反应以及他们之间相互作用的复杂的物理化 负荷小，原油温升35℃左右，以便原油输送、沉降与 学过程。燃烧和 自然界的其它现象一样，也遵循一 分离等后续操作。对其用数值试验的方法研究加热 定的物理规律，并可用相应的数学表达式来描述物 炉操作条件与工艺方案不仅解决物理模型难以实现 理信息。涉及燃烧规律的主要定律有：质量守衡、动 的问题，而且可对不同规模的设计和操作条件进行 量平衡、能量平衡、化学组分平衡等，相应的基本方 考察对比，以寻求该工艺的最佳方案。有关加热炉 程为连续方程、动量方程，能量方程和组分方程，即 数值模拟的文献已有大量报道 1J，但针对有焰燃 燃烧控制方程 l。 烧如何选取燃烧控制方程，如何模化方程源项 以及 2．1 湍流均流控制方程组 如何确定边界条件类型，尚未见系列报道。 原油输运加热炉燃烧属于湍流扩散燃烧，因此 应选用湍流燃烧控制方程。目前由于计算机存储量 收稿 日期：2004—04—27 作