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管殼式換熱器作為重要的換熱設(shè)備,在石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,其換熱性能對(duì)這些領(lǐng)域的工藝流程影響較大。目前,油田三次采油中大量應(yīng)用新型聚合物,導(dǎo)致管殼式換熱器結(jié)垢明顯增多,造成換熱熱阻增加、換熱性能降低;并且,污垢中腐蝕性介質(zhì)腐蝕金屬管壁,導(dǎo)致其穿孔,即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染??焖儆行ёR(shí)別管殼式換熱器結(jié)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(jié)垢和泄漏的傳熱特性是開發(fā)相關(guān)技術(shù)的關(guān)鍵所在。換熱器作為油氣礦場(chǎng)初加工裝置主要的傳熱設(shè)備,換熱器運(yùn)行情況的好壞,直接影響裝置的運(yùn)行效率。獲取管殼式換熱器結(jié)垢和泄漏的傳熱特性,對(duì)基于熱工參數(shù)檢測(cè)管殼式換熱器的結(jié)垢和泄漏的相關(guān)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。本文以管殼式換熱器結(jié)垢和泄漏的傳熱特性為研宄目標(biāo),對(duì)管殼式換熱器結(jié)垢及泄漏模型、求解方法,管殼式換熱器結(jié)垢及泄漏預(yù)測(cè)模型,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法進(jìn)行了研宄。
但是由于換熱器大多體積龐大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,模型的網(wǎng)格處理比較復(fù)雜,且對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質(zhì)模型,或者模擬換熱器理想模型。數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn):模擬能力強(qiáng)。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)既能模擬真實(shí)條件,又能模擬某些理想化的假定,拓寬了實(shí)驗(yàn)研宄的范圍,便于分析各種情況下?lián)Q熱器的運(yùn)行特性,并減少了實(shí)驗(yàn)的工作量。數(shù)據(jù)完整。數(shù)值計(jì)算可以得出換熱器內(nèi)部的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力等參數(shù)的分布,據(jù)此,可以詳細(xì)分析換熱器內(nèi)管束結(jié)構(gòu)等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。國(guó)內(nèi)外己有的研究,對(duì)于管殼式換熱器內(nèi)漏問題的數(shù)值模擬研究相對(duì)較少。經(jīng)濟(jì)性好。利用計(jì)算機(jī)軟件數(shù)值計(jì)算的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)研究的費(fèi)用。周期短。數(shù)值模擬所用的時(shí)間相對(duì)于實(shí)驗(yàn)要少,方便從各種參數(shù)的匹配組合中快速選擇的方案。
運(yùn)用熱力學(xué)能耗分析法,分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對(duì)換熱強(qiáng)度、流動(dòng)壓降及其有效能損失的影響。通過工程實(shí)例,揖出了中等流速對(duì)系統(tǒng)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性都有利,而當(dāng)流速較低時(shí)需進(jìn)行及時(shí)除塘。結(jié)果顯示,旋流片能起到擾流作用,并使流體強(qiáng)烈地沖刷傳熱管壁面強(qiáng)化傳熱。對(duì)沉浸式污水換熱器的堵塞、結(jié)塘和腐燭問題進(jìn)行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;在污水流量變化的情況下,分別測(cè)試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數(shù)。
實(shí)測(cè)結(jié)果表明,采用高密度聚乙稀管的沉浸式污水換熱器單位長(zhǎng)度的傳熱量約為100kw搭建板式換熱器冷卻水污據(jù)熱阻實(shí)驗(yàn)臺(tái),測(cè)得不同對(duì)間、流速和溫度下天然循環(huán)冷卻水(松花江水)中鐵離子、氯離子、細(xì)菌總數(shù)、值、溶解氧、池度、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù),隨機(jī)取一組實(shí)驗(yàn)的水質(zhì)參數(shù)作為輸入變量,建立換熱器冷卻水污振熱阻預(yù)測(cè)的偏二乘回歸模型,對(duì)板式換熱器的污塘熱阻進(jìn)行預(yù)測(cè)。年,徐志明、李煌等人對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了不同工況冷卻水入口溫度、流速下板式換熱器松花江冷卻水污拒特性,將污拒熱阻與這兩種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析,并就運(yùn)行參數(shù)對(duì)其結(jié)塘的影響逐一作了機(jī)理分析。近年來(lái),粗加工裝置換熱器內(nèi)漏、結(jié)塘堵塞問題越來(lái)越突出,尤其換熱器,已嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。。
濰坊譽(yù)金機(jī)械對(duì)原穩(wěn)站油行山管殼式換熱器實(shí)體模型進(jìn)行簡(jiǎn)化建模,同時(shí)兼顧課題研究的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。
(1)建模時(shí)保留了折流板,考慮折流板對(duì)殼程流體流動(dòng)和傳熱的影響。
(2)對(duì)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(xù)的邊界條件設(shè)置時(shí)可以設(shè)定一個(gè)給定的壁厚,這樣減少了網(wǎng)格數(shù)量。
(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個(gè)換熱器的傳熱和流動(dòng),不影響數(shù)值計(jì)算的結(jié)果,因此在建模時(shí)將上封頭和下封頭進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。 在對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模時(shí),考慮換熱器入日和出口部分對(duì)于一換熱器殼程整體流動(dòng)特性的影響。對(duì)同軸徑向熱管換熱器殼程進(jìn)行模擬計(jì)算,分析煙,速度、溫度及局部對(duì)流換熱系數(shù)沿殼程的變化規(guī)律,并尋求換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化值。由于單弓形折流板管殼式換熱器是復(fù)雜幾何體,網(wǎng)格劃分需要采用分塊劃分的方法,將整個(gè)模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分,進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格為非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,采用劃分的四面體和金字塔網(wǎng)格。