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無論出現(xiàn)哪種管式冷卻器故障,都會(huì)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(yàn)判斷,不能及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)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。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(dòng)數(shù)學(xué)模型,分析換熱器管壁結(jié)拒及泄漏對(duì)換熱器換熱流動(dòng)特性的影響,并根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù),對(duì)換熱器的換熱性能指標(biāo)進(jìn)行算例分析,從而對(duì)換熱器設(shè)備檢修與維護(hù)提供參考,同時(shí)可為油田用管殼式換熱器的改造與設(shè)計(jì)提供借鑒思想。(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動(dòng)傳熱物理模型:(2)研究泄漏口尺寸對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律。
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。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。4mm,換熱器運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),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。
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!管殼式換熱器內(nèi)部換熱面泄漏對(duì)換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律研究。幾方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)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(shí),砂容易在速度降低區(qū)域形成砂分沉積。砂粒徑0.2mm時(shí),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(gè)截而的砂體積分情況。山于此時(shí)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(dòng)能很好的帶動(dòng)砂流動(dòng),導(dǎo)致?lián)Q熱器整個(gè)砂的體積分布較均勻,整個(gè)殼程的含砂量都較小,接近入2類石油。