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發布時間:2020-12-02 09:26  






無論出現哪種列管冷凝器故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統的正常運行。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性,對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發展具有重要意義。近年來,粗加工裝置換熱器內漏、結塘堵塞問題越來越突出,尤其換熱器,已嚴重影響裝置的平穩運行。目前,原穩站管殼式換熱器運行效果多人為經驗判斷,不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。因此,換熱器在線檢測技術開發與應用是提高粗加工裝置運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部結塘及泄漏問題,建立換熱器運行傳熱與流動數學模型,分析換熱器管壁結拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響,并根據現場運行參數,對換熱器的換熱性能指標進行算例分析,從而對換熱器設備檢修與維護提供參考,同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設計提供借鑒思想。

對換熱器進行不同工況分析,研究不同工況下換熱器的換熱性能。Kotcioglui和NasiriKM等人應用理想換熱器模型進行數值模擬研究,使用修改后的k-‘湍流模型,得到矩形通道板翅縱向打斷、放大和收縮時的溫度、速度和壓力分布圖。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義(模型,將模型導入軟件。分析換熱器出現沸騰工況下內部蒸汽的流動情況,并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。通過對模擬結果的分析可知,研究的自然循環換熱器能及時有效排出堆芯余熱,雖然模擬值和設計值之間有一定誤差,但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區”和“流動死區”,這些死區的存在影響了換熱器內自然循環的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現沸騰,沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚,會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。
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。介質內漏:換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。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。
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。為消除換熱器結據和泄漏造成的損失,油田管理部門每年都對換熱器進行清洗、堵漏作業,但目前尚無有效手段快速地評價換熱器的結塘和泄漏情況,導致需要針對每一臺換熱器進行處理,造成管理成本的增加。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。