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無論出現(xiàn)哪種海水冷凝器故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。近年來,粗加工裝置換熱器內(nèi)漏、結(jié)塘堵塞問題越來越突出,尤其換熱器,已嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。目前,原穩(wěn)站管殼式換熱器運(yùn)行效果多人為經(jīng)驗判斷,不能及時準(zhǔn)確地對運(yùn)行效果、存在問題進(jìn)行診斷。因此,換熱器在線檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用是提高粗加工裝置運(yùn)行安全性的手段之一。建立了一種復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,用于預(yù)測套管式換熱器內(nèi)流體的流動及傳熱特性的數(shù)學(xué)模型,包括計算流體力學(xué)模型和計算傳熱學(xué)模型。本課題通過研究油田用管殼式換熱器內(nèi)部結(jié)塘及泄漏問題,建立換熱器運(yùn)行傳熱與流動數(shù)學(xué)模型,分析換熱器管壁結(jié)拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響,并根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù),對換熱器的換熱性能指標(biāo)進(jìn)行算例分析,從而對換熱器設(shè)備檢修與維護(hù)提供參考,同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設(shè)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(zhí)行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導(dǎo),開發(fā)了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規(guī)定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數(shù)值程序設(shè)計優(yōu)化熱交換器的其他幾何參數(shù),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(fā)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(yīng)該選區(qū)特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數(shù)在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)。分析了換熱器內(nèi)部不同介質(zhì)泄漏的判斷方法,并提出了針對換熱器不同泄漏介質(zhì)的性質(zhì)來確定檢漏方法。
管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)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(nèi)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!幾方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)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(dāng)砂粒徑較大,質(zhì)較大時,砂容易在速度降低區(qū)域形成砂分沉積。砂粒徑0.2mm時,管殼式換熱器模擬運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定的情沉下,換熱器殼程內(nèi)沿?fù)Q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(nèi)部流通介質(zhì)含的砂粒徑非常小,為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動,導(dǎo)致?lián)Q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。在對換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模時,考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。
管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川頁著折流板走向,換熱器殼程內(nèi)砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之間變化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)流動方向的背部,固體砂的速度矢量值,大約為0. I m/s。這是由于折流板的阻擋作用,降低了砂的速度。當(dāng)砂粒徑較大更容易在速度降低區(qū)域形成砂沉積,衛(wèi)比砂粒徑0.2m m時更為明顯。得到徑向熱管換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù):橫向管距為縱向管距為翅片高度不應(yīng)高于,翅片間距為。當(dāng)砂粒徑為0.4mm,換熱器運(yùn)行穩(wěn)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0.4mm,故在殼程折流板根部有少量砂沉積,但沉積區(qū)占整個殼程的體積分?jǐn)?shù)低于5%。