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發布時間:2021-10-11 09:59  
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管殼式換熱器作為重要的換熱設備,在石油化工生產領域廣泛應用,其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。目前,油田三次采油中大量應用新型聚合物,導致管殼式換熱器結垢明顯增多,造成換熱熱阻增加、換熱性能降低;(3)研究泄漏口位置沿換熱器管長方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。并且,污垢中腐蝕性介質腐蝕金屬管壁,導致其穿孔,即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染。快速有效識別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障,而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發相關技術的關鍵所在。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性,對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發展具有重要意義。本文以管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性為研宄目標,對管殼式換熱器結垢及泄漏模型、求解方法,管殼式換熱器結垢及泄漏預測模型,現場試驗方法進行了研宄。
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。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性,對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發展具有重要意義。
換熱器內砂沉積對結垢位置的影響
換熱器內管壁結垢主要受其液體介質含砂濃度的影響,對管殼式換熱器殼程流場進行了液一固兩相流數值模擬,根據模擬結果分析,確定換熱器的主要砂沉積位置。殼程為沙子和的兩相流動,沙子的粒徑根據現場采集的數據大約在0.2mm-O.}mm之間。本次研究選用沙子粒徑為0.2mm和0.4tn m,沙子的體積分數選為10%,殼程進口流速為0.7m/s,對管殼式換熱器的殼程流場進行數值模擬。砂子體積分布的位置選取結果為沿換熱器管長方向的四個截面,其中,z=-0.7n:為管殼式換熱器殼程出I:l處的一個截而,z二一0.39m與z=0.016m為靠近管殼式換熱器折流板的一個截面,z=0.7m為管殼式換熱器殼程入I-I處的一個截面。而當量均拒只為分析結坂對換熱器傳熱性能的影響,本課題忽略結坂對換熱器內部流場的影響,只考慮結塘對換熱面傳熱性能的影響。