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運用熱力學(xué)能耗分析法,分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對換熱強度、流動壓降及其有效能損失的影響。通過工程實例,揖出了中等流速對系統(tǒng)節(jié)能和經(jīng)濟性都有利,而當(dāng)流速較低時需進行及時除塘。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結(jié)塘和腐燭問題進行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實驗驗證了模型的準(zhǔn)確性;殼程為四面體網(wǎng)格,管程及殼程進出口管為六面體網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為I,952,621個。在污水流量變化的情況下,分別測試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數(shù)。
實測結(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度的傳熱量約為100kw搭建板式換熱器冷卻水污據(jù)熱阻實驗臺,測得不同對間、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),隨機取一組實驗的水質(zhì)參數(shù)作為輸入變量,建立換熱器冷卻水污振熱阻預(yù)測的偏二乘回歸模型,對板式換熱器的污塘熱阻進行預(yù)測。年,徐志明、李煌等人對比實驗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行參數(shù)進行了灰色關(guān)聯(lián)分析,并就運行參數(shù)對其結(jié)塘的影響逐一作了機理分析。。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)測模型,現(xiàn)場試驗方法進行了研宄。
國內(nèi)外己有的研究,對于管殼式換熱器內(nèi)漏問題的數(shù)值模擬研究相對較少。通過對換熱器工況進行模擬計算,分析了泄漏情況下?lián)Q熱器溫度參數(shù)的變化情況,在此基礎(chǔ)上提出了通過分析換熱器管程和殼程溫度變化來判斷換熱器泄漏及泄漏程度的方法。四種針對換熱器焊縫泄漏的檢漏技術(shù),分別為:碳黑一煤油滲透法、熒光檢驗法、著色探傷法、石灰一煤油滲透法,相比較而言,碳黑一煤油滲透法比傳統(tǒng)的檢漏方法具有簡便、快捷、費用低等優(yōu)點,對貫穿性缺陷的焊縫檢查速度快,效果好。系統(tǒng)中的熱媒/水換熱器容易出現(xiàn)水質(zhì)不合格、操作不當(dāng)而引起管道水擊、水流速度過低以及垢下腐蝕等并終導(dǎo)致泄漏。并針對各導(dǎo)致泄漏的原因給出了相應(yīng)的解決措施。隨著結(jié)塘厚度的增加,換熱器管程出口溫度升高,殼程出口溫度降低。
西安交通大學(xué)采用逐步放開流路的方法,應(yīng)用空氣一水兩相混合物研究了泄漏與旁路對殼側(cè)流型及流型轉(zhuǎn)變特性的影響。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。國內(nèi)外己有的研究,對于管殼式換熱器內(nèi)漏問題的數(shù)值模擬研究相對較少。在實驗基礎(chǔ)上,采用周期性單元流道模型數(shù)值模擬了旋流片產(chǎn)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(wěn)站生產(chǎn)用油一油管殼式換熱器,內(nèi)部流通介質(zhì)為,內(nèi)部含有細(xì)沙等雜質(zhì),這些雜質(zhì)也是導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)部結(jié)垢的主要因素。對于管殼式換熱器,換熱管直徑相對很小,數(shù)量眾多,容易發(fā)生堵塞和結(jié)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(nèi)部的流通介質(zhì)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(cè)的結(jié)垢。目前,原穩(wěn)站管殼式換熱器運行效果多人為經(jīng)驗判斷,不能及時準(zhǔn)確地對運行效果、存在問題進行診斷。
根據(jù)大慶油田分公司原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器實體結(jié)構(gòu)尺寸,該換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,折流板、換熱管數(shù)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(wǎng)格處理困難,網(wǎng)格數(shù)量太多,對計算機配置的要求非常高。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,將整個模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分,進行網(wǎng)格劃分。
換熱器內(nèi)砂沉積對結(jié)垢位置的影響
換熱器內(nèi)管壁結(jié)垢主要受其液體介質(zhì)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(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)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(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)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?jǐn)?shù)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(shù)值模擬。砂子體積分布的位置選取結(jié)果為沿?fù)Q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。通過對換熱器工況進行模擬計算,分析了泄漏情況下?lián)Q熱器溫度參數(shù)的變化情況,在此基礎(chǔ)上提出了通過分析換熱器管程和殼程溫度變化來判斷換熱器泄漏及泄漏程度的方法。