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發布時間:2021-04-16 17:56  






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行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導,開發了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數值程序設計優化熱交換器的其他幾何參數,比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。結果顯示,旋流片能起到擾流作用,并使流體強烈地沖刷傳熱管壁面強化傳熱。對用于火力發電廠的換熱器,換熱溫度通常提供高于8000C,為了滿足這一條件,熱交換器應該選區特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結果與實驗數據。
譽金機械運用CFD數值模擬方法,借助FLUENT數值模擬軟件對管殼式換熱器的三維模型進行模擬,通過對換熱器結垢和泄漏時的速度場、溫度場等分析,得出泄漏和結垢對換熱器流動傳熱性能的影響,為下一步利用熱工參數評價換熱器結垢和泄漏提供理論依據。在本課題中,根據大慶油田分公司產量,原穩站管殼式換熱器殼程入口速度在之間,根據物性和模型尺寸,計算得出換熱器殼程的雷諾數之間,所以換熱器殼程內部流動為層流,多相流模型選為混合模型,混合物模型可用于兩相流或多相流(流體或顆粒)。主要內容如下:
1.管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研究。
(1)考慮管壁污垢傳熱的影響,建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型;
(2)研究油田原穩站用油一油管殼式換熱器運行過程中,含砂對換熱器殼程流場分布的影響,研究殼程流場內的含砂量分布情況;
(3)研究結垢厚度對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。
2.管殼式換熱器內部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規律研究。
(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:
(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律;
(3)研究泄漏口位置沿換熱器管長方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律;
(4)研究泄漏口所在換熱管沿換熱器管徑方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律;
(5)研究泄漏口數量對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。
蒸發式冷凝器邊界條件:入口為速度入口邊界,出口為壓力出口邊界,。對于沒有定義的邊界面軟件默認為墻體邊界。在本課題中,根據大慶油田分公司產量,原穩站管殼式換熱器殼程入口速度在之間,根據物性和模型尺寸,計算得出換熱器殼程的雷諾數之間,所以換熱器殼程內部流動為層流,多相流模型選為混合模型,混合物模型可用于兩相流或多相流(流體或顆粒)。采用有限體積法,使用分離式求解器,穩態隱式格式求解;速度壓力稱合方式采用基于交錯網格的算法;流通介質為含砂,物性參數為等效溫度下的常量;假設入口來流的速度均勾分布,忽略重力影響,殼體壁面和折流板采用不可滲透、無滑移絕熱邊界。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。使用速度入口和壓力出口邊界,采用層流的模型;選用二階迎風格式。
單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復雜,因此選用適應性強的正四面體和金字塔形非結構化網格,使用GAMBIT劃分網格。網格的數量直接決定了計算速度和精度。網格過少,將不到流場的流動特性;網格過多,一方面會嚴重消耗計算機資源,另一方面大量的數值耗散積累會影響計算結果的正確性。計算機模擬技術既能模擬真實條件,又能模擬某些理想化的假定,拓寬了實驗研宄的范圍,便于分析各種情況下換熱器的運行特性,并減少了實驗的工作量。所以進行網格的獨立性驗證時十分必要的。以一個單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進行網格獨立性驗證。共三套網格:換熱器整體均為四面體,終網格數量為1,521,014個;殼程為四面體網格,管程及殼程進出口管為六面體網格,終網格數量為I ,952,621個;由面到體依次畫網格,終網格數量為2,175,849個。后面兩套網格計算結果相差小于60%綜合考慮計算精度與計算花費,選取第二套網格:終網格數量為1,952,621個。