殼管式冷凝器高性價比的選擇

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。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。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。

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。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。NJiang和JLi對螺旋管式換熱器的壓力降進行了數值模擬研究。

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。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。    

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。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。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。

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。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。殼管式冷凝器采用有限體積法計算模擬流動傳熱過程的基本理論和方法，揭示了三葉孔板換熱器殼側傳熱強化的物理機制，數值模擬還表明在本次研究范圍之內，改變三葉孔板板距對殼側強化傳熱速率影響不明顯，但對流動阻力和綜合性能的影響較大。 

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。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。1m/s這是由T一折流板的阻擋作川，降低一r砂的速度當砂粒徑較大，質較大時，砂容易在速度降低區域形成砂分沉積。

管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布，在換熱器運行過程中，換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.5m/s;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I m/s至1.4m/s之問變化，在折流板!4mm，換熱器運行穩定時，管殼式換熱器殼程入u處的含砂率較高，大約在so%左右，殼程整體砂體積變化范圍在5%-20%之間，由于本次分析的砂粒徑較大，為0。幾方的砂速度;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0.1m/s這是由T一折流板的阻擋作川，降低一r砂的速度當砂粒徑較大，質較大時，砂容易在速度降低區域形成砂分沉積。砂粒徑0.2mm時，管殼式換熱器模擬運行達到穩定的情沉下，換熱器殼程內沿換熱器管民方向各個截而的砂體積分情況。山于此時管殼式換熱器殼程內部流通介質含的砂粒徑非常小，為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動，導致換熱器整個砂的體積分布較均勻，整個殼程的含砂量都較小，接近入2類石油。