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發布時間:2020-11-29 07:03  
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換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備,換熱器運行情況的好壞,直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制,換熱器在運行過程缺乏對運行狀態的準確把握,換熱器不良運行狀態以及運行故障主要有以下幾種情況:壓降增大:造成原因主要包括:介質不潔凈或顆粒雜物太多,使板片或管束結塘或流道堵塞;受存在的非凝聚氣體影響;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。介質內漏:換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭,尤其是固定管板換熱器,還有溫差應力,管板與換熱管連接處極易泄漏,導致換熱器內漏。還有很多管殼式和板式換熱器經常發生滲漏,尤其是介質為循環水或水和高溫油類的碳鋼換熱器,泄漏頻繁,給生產帶來極大的安全隱患。(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動,不影響數值計算的結果,因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。泄漏:造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適,也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。結據:由于換熱器長期使用,在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據,增大了熱阻,從而降低了換熱器的傳熱效率。

De BF和Catalano LA等人近提出一個新型沉浸粒子換熱器,它使用非常小的固體顆粒作為中間媒介來執行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導,開發了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數值程序設計優化熱交換器的其他幾何參數,比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。對于管殼式換熱器的流動傳熱特性,綜合以上,將己有的研究分為三部分:(1)利用FLUENT數值模擬軟件對管殼式換熱器進行數值模擬,得到了符合實際的換熱器流動傳熱性能。對用于火力發電廠的換熱器,換熱溫度通常提供高于8000C,為了滿足這一條件,熱交換器應該選區特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結果與實驗數據。
對管殼式換熱器強化管外傳熱進行了數值模擬研宄,提出并分析了一種新型的傳熱強化元件——旋流片作為管殼式換熱器管隙間支撐物的傳熱強化機理。在實驗基礎上,采用周期性單元流道模型數值模擬了旋流片產生的衰減性自旋流的流動和傳熱特性,并采用分段綜合因子分析了傳熱強化的機理。油田原穩站油一油管殼式換熱器內部結構復雜,結構尺寸大,采用數值模擬研究時,對計算機配置要求較高,采用CFD前處理軟件很難對現場實際模型進行網格劃分,為便于研究分析,本課題在研究的過程中,對現場實際換熱器進行模型簡化處理。結果顯示,旋流片能起到擾流作用,并使流體強烈地沖刷傳熱管壁面強化傳熱。
有旋流片段的綜合因子,尾流段的綜合因子接近于,在自旋流段的綜合因子,應當充分利用自旋流段低阻的特點對換熱器進行優化。對復合波紋板片的板式換熱器的換熱阻力特性進行了數值模擬研究,采用非結構化網格,分別選用層流和瑞流模型,數值計算得到復合波紋型板式換熱器內部的速度場,以及復合波紋型板式換熱器在不同數范圍內的換熱準則方程式和摩擦系數關系式,證明了用數值計算方法研究復合波紋型板式換熱器流動與換熱性能的可行性。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。東北大學的尹俊以乂為開發平臺,利用數據庫技術,建立了獨立、幵放、數據共享、運行可靠的傳熱介質物理性能數據庫,并實現了這些數據庫的動態查詢。
濰坊譽金機械對原穩站油行山管殼式換熱器實體模型進行簡化建模,同時兼顧課題研究的準確性和經濟性。
(1)建模時保留了折流板,考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。
(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型,在后續的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚,這樣減少了網格數量。
(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動,不影響數值計算的結果,因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。 在對換熱器結構進行建模時,考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。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。由于單弓形折流板管殼式換熱器是復雜幾何體,網格劃分需要采用分塊劃分的方法,將整個模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分,進行網格劃分。網格為非結構化網格,采用劃分的四面體和金字塔網格。