蒸汽冷凝器承諾守信「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。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結塘和腐燭問題進行了研究，建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型，并通過實驗驗證了模型的準確性。

蒸汽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；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。無論出現哪種蒸汽冷凝器故障，都會降低換熱器的換熱效率，影響系統的正常運行。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。

一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法，用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復雜幾何結構造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應，通過數值求解平均的流體質量、動量、能量守恒方程，得到殼程流動和換熱的分布。由于換熱面污據的存在，增大了換熱面的導熱熱阻，減小了其導熱系數，使管殼程的傳熱系數降低，從而影響了換熱器的換熱性能。對上述提到的三維數值模擬方法也有過類似的研究。   實驗方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內的流動與換熱特性。管外壁采用電加熱，來模擬均勻熱流條件，測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數和阻力系數，擬合出了所測的參數范圍內的阻力和換熱實驗關聯式，并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。

對換熱器進行不同工況分析，研究不同工況下換熱器的換熱性能。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。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義（模型，將模型導入軟件。分析換熱器出現沸騰工況下內部蒸汽的流動情況，并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。通過對模擬結果的分析可知，研究的自然循環換熱器能及時有效排出堆芯余熱，雖然模擬值和設計值之間有一定誤差，但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區”和“流動死區”，這些死區的存在影響了換熱器內自然循環的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現沸騰，沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚，會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。

采用的模型為大慶油田分公司原穩站生產用油一油管殼式換熱器，內部流通介質為，內部含有細沙等雜質，這些雜質也是導致換熱器內部結垢的主要因素。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，換熱管直徑相對很小，數量眾多，容易發生堵塞和結垢，而且對換熱管的清洗和更換十分困難，管殼式換熱器管程內部的流通介質為比較清潔的流體。綜合油一油管殼式換熱器此特點，本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。 

根據大慶油田分公司原穩站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸，該換熱器內部結構極為復雜，折流板、換熱管數量眾多，換熱管直徑0.032m，殼程直徑1.4m，換熱器長度為1 Om。在折流板逆向換熱器殼程內介質流動方向的背部，固體砂的速度矢暈值，人約為0。換熱器體積巨大，換熱管直徑與換熱器長度的比值小，利用CFD前處理軟件對其進行網格處理困難，網格數量太多，對計算機配置的要求非常高。