天然气压缩机房通风系统设计及CFD模拟分析

发布时间：2017-04-23 01:11

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【摘要】：天然气压缩机作为天然气集输系统的心脏,为整个集输系统提供了动力。厂房内的压缩设备在运行过程中会产生大量余热,因此通风系统对厂房的安全性十分重要。目前,国内对于天然气压缩机房通风设计研究不多,规范中对于这类厂房通风设计规定相对较少,通风系统设计往往依赖设计师的工程经验。通过查阅天然气压缩机通风设计的相关文献、规范和资料,总结出以下三方面:(1)天然气压缩机厂房的不同通风形式,对比分析出各种通风系统的优缺点;(2)规范中关于压缩机厂房通风系统设计的规定;(3)天然气压缩机厂房通风量的计算公式,为不同通风系统设备选型提供设计依据。本文以榆林某天然气压缩机厂房为例,对厂房通风量进行核算,并采用FLUENT软件对现有厂房内空气流场进行仿真模拟。发现压缩机组附近平均风速为0.2m/s,风速过小,其原因是自然进风风速过小,进、排风口位置也并不合理。厂房内机组工作环境温度过高,其平均温度为316K,大于工艺要求环境保护温度313K。根据风量和气流组织等相关要求,设计出三种通风系统方案,分别模拟研究各个系统,得到以下结论:(1)天然气压缩机厂房建议选用机械送风,排风方式可选用机械排风或自然排风;(2)进行厂房通风系统设计时,需考虑通风量和气流组织,送、排风口位置应尽量靠近压缩机组;(3)“地沟送风+机械排风”系统可以有效改善压缩机组工作环境,通风降温效果最优,使得机组工作环境的平均温度在308K左右;(4)从经济性、可操作性和实际环境等方面考虑,本厂房应选用“侧进风+机械排风”的方式。本文对天然气压缩机厂房通风系统的研究结果可为以后此类燃气压缩机房通风系统设计提供参考。
【关键词】：天然气压缩机房通风系统 FLUENT模拟 通风量 气流组织
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU834
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 研究的目的和意义13
• 1.4 研究方法和内容13-16
• 1.4.1 研究方法13-14
• 1.4.2 研究内容14-16
• 2 天然气压缩机厂房通风系统介绍16-28
• 2.1 天然气压缩机厂房的基础知识16
• 2.1.1 天然气压缩机的作用16
• 2.1.2 压缩站的工艺设计16
• 2.2 自然通风方式16-17
• 2.2.1 外围护结构顶部四面敞开16-17
• 2.2.2 全封闭厂房+自然进风+屋顶风帽17
• 2.3 机械通风方式17-22
• 2.3.1 全封闭厂房+自然进风+机械排风18
• 2.3.2 全封闭厂房+机械进风+自然排风18-19
• 2.3.3 全封闭厂房+机械进风+机械排风19-22
• 2.4 事故通风22
• 2.5 压缩机房通风风量的计算方法22-24
• 2.5.1 正常通风量确定的方法22-24
• 2.5.2 事故通风量的计算24
• 2.6 气流组织24-25
• 2.7 天然气压缩机厂房通风设计相关规范25-26
• 2.8 本章小结26-28
• 3 某天然气压缩机厂房通风系统研究28-36
• 3.1 厂房基本情况介绍28-32
• 3.1.1 厂房所在地区的气候特征28-29
• 3.1.2 厂房围护结构参数29
• 3.1.3 厂房建筑概况29-31
• 3.1.4 厂房内部分设备型号/参数31-32
• 3.2 厂房内现有通风系统32-35
• 3.2.1 现有通风系统图纸32-34
• 3.2.2 现有天然气压缩机厂房通风量的计算34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 厂房现有通风系统模拟分析36-52
• 4.1 流体仿真技术简介36-37
• 4.2 控制方程组37-43
• 4.2.1 标准k-ε 两方程模型37-39
• 4.2.2 标准k-ε 两方程模型的浮力修正39-40
• 4.2.3 壁面函数法40-41
• 4.2.4 控制方程组的离散41-42
• 4.2.5 辐射模型42
• 4.2.6 离散方程的求解及SIMPLE算法42-43
• 4.3 物理模型及边界条件43-48
• 4.3.1 几何模型及简化43-44
• 4.3.2 模型网格划分44-46
• 4.3.3 系统模型假设46-47
• 4.3.4 边界条件处理47
• 4.3.5 求解设置及模拟收敛的确定47-48
• 4.4 现有通风系统模拟结果的分析48-51
• 4.4.1 速度场的分析49-50
• 4.4.2 对现有通风系统温度场的分析50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 新通风系统的设计与模拟52-62
• 5.1 天然气压缩机厂房通风系统设计52-53
• 5.1.1 通风系统形式52
• 5.1.2 气流组织52
• 5.1.3 通风管材料的选择52-53
• 5.2 事故通风系统设计53
• 5.3 三种通风系统设计53-59
• 5.3.1 方案一：地沟送风+机械排风53-56
• 5.3.2 方案二：侧送风+机械排风56-58
• 5.3.3 方案三：机械进风+自然排风58-59
• 5.4 模型建立和网格划分59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 新通风系统模拟结果分析62-70
• 6.1 “地沟送风+机械排风”系统62-64
• 6.1.1 速度场分析62-63
• 6.1.2 温度场分析63
• 6.1.3 模拟小结63-64
• 6.2 “侧送风+机械排风”系统64-66
• 6.2.1 速度场分布64-65
• 6.2.2 温度场分析65
• 6.2.3 模拟小结65-66
• 6.3 “机械进风+自然排风”系统66-67
• 6.3.1 速度场分析66-67
• 6.3.2 温度场分析67
• 6.3.3 模拟小结67
• 6.4 三套通风系统对比分析67-68
• 6.5 本章小结68-70
• 7 结论与展望70-72
• 7.1 全文总结70
• 7.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果76-78
• 致谢78

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8 陈

本文编号：321606