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發布時間:2021-01-07 18:21  
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無論出現哪種回流冷凝器故障,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。順著折流板走向,換熱器殼程內砂的速度矢量值相比較大,在Im/s至1。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。
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。但是由于換熱器大多體積龐大,內部結構復雜,模型的網格處理比較復雜,且對計算機的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質模型,或者模擬換熱器理想模型。
基于進出口動態參數的管殼式換熱器內部故障診斷預測研究。
(1)基于進出口動態參數,建立管殼式換熱器結垢厚度和泄漏量的理論評價模型,給出評價模型的求解方式;
(2)基于分公司某大隊管殼式換熱器運行過程中的進出口動態參數,分析換熱器內部運行狀況,利用管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測模型進吝分析,給出預測模型應用誤差。 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。采用計算流體軟件對連續型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數值模擬研究,對連續型螺旋折流板換熱器的結構參數進行了優化分析研究。
本文主要研究管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。考慮管壁污垢傳熱的影響,將污垢當量到管殼式換熱器的換熱管壁,建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型。分析了換熱器內部不同介質泄漏的判斷方法,并提出了針對換熱器不同泄漏介質的性質來確定檢漏方法。在此基礎上,建立了管殼式換熱器內兩相流(油一砂)數學模型一混合模型,包括質量守恒方程、混合模型的動量方程、第二相的體積分數方程、相對(滑流)速度和漂移速度方程,采用有限體積法離散模型,使用穩態、隱式、分離式求解器,基于交錯網格的SIMPLE算法解決速度壓力藕合問題,研究中砂對換熱器殼程流場的影響,并分析結垢厚度對管殼式換熱器管程、殼程出口溫度和傳熱系數等參數的影響。
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。(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。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。