蒸發冷凝器品牌企業「譽金機械」

本課題主要研究原穩站用油油管殼式換熱器的三維數值模擬，換熱器以含砂作為內部換熱介質，考慮換熱面結垢和泄漏的影響，建立管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱模型，借助軟件對換熱器溫度場、流場分布進行模擬，分析結垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口數量對換熱器傳熱性能的影響，創新點如下：基于流體力學和傳熱學的流動和傳熱基本公式，建立了管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測數學模型，運用此模型解決了管殼式換熱器結垢及泄漏的理論預測分析。數值模擬所用的時間相對于實驗要少，方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。

蒸發冷凝器主要研究內容包括以下三部分：管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研宄；換熱面泄漏對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研究；隨著結塘厚度的增加，換熱器管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。基于管殼式換熱器進出口動態參數一溫度、壓力等，對管殼式換熱器內部故障進行診斷評價研宄。本課題結合大慶油田分公司某大隊原穩站用管殼式換熱器的運行特點，針對含砂油含砂油換熱器這一特殊介質，借助軟件，在充分利用已有基本理論和研宄成果的基礎上，對管殼式換熱器結垢和泄漏進行了流動傳熱的數值模擬，分析結垢和泄漏對換熱器流動傳熱性響，研宄結論對利用換熱器熱工參數檢測管壁結垢和泄漏具有一定的理論用。

無論出現哪種蒸發冷凝器故障，都會降低換熱器的換熱效率，影響系統的正常運行。近年來，粗加工裝置換熱器內漏、結塘堵塞問題越來越突出，尤其換熱器，已嚴重影響裝置的平穩運行。目前，原穩站管殼式換熱器運行效果多人為經驗判斷，不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。因此，換熱器在線檢測技術開發與應用是提高粗加工裝置運行安全性的手段之一。本課題通過研究油田用管殼式換熱器內部結塘及泄漏問題，建立換熱器運行傳熱與流動數學模型，分析換熱器管壁結拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響，并根據現場運行參數，對換熱器的換熱性能指標進行算例分析，從而對換熱器設備檢修與維護提供參考，同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設計提供借鑒思想。換熱器管道的缺陷發生在支撐板附近，已成為鐵磁性換熱管重點監測區域。

單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復雜，因此選用適應性強的正四面體和金字塔形非結構化網格，使用GAMBIT劃分網格。網格的數量直接決定了計算速度和精度。網格過少，將不到流場的流動特性;網格過多，一方面會嚴重消耗計算機資源，另一方面大量的數值耗散積累會影響計算結果的正確性。所以進行網格的獨立性驗證時十分必要的。以一個單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進行網格獨立性驗證。共三套網格:換熱器整體均為四面體，終網格數量為1,521,014個;殼程為四面體網格，管程及殼程進出口管為六面體網格，終網格數量為I ,952,621個;由面到體依次畫網格，終網格數量為2,175,849個。后面兩套網格計算結果相差小于60%綜合考慮計算精度與計算花費，選取第二套網格:終網格數量為1,952,621個。此外還和流體的流動速度有關，介質粘性越強、循環（流動）越慢，則壓降越大。