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發布時間:2020-11-05 08:36  





采用計算流體軟件對連續型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數值模擬研究,對連續型螺旋折流板換熱器的結構參數進行了優化分析研究。上海交通大學的曾偉平在研究板式換熱器的換熱和壓降過程中,先從單相流在板式換熱器流動出發,建立了單相的換熱和壓降模型,獲得某種具體板型的換熱及壓降關聯式系數,提出兩相流在板式換熱器中換熱的換熱關聯式和壓降公式。水一水換熱器,用扁換熱管代替圓換熱管使之兼有兩種換熱器的優點。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)。為了便于對比,同時設計制造了一臺傳統管殼式換熱器。采用單相水為工質,對扁管殼式換熱器進行了大量的實驗研究,分析管程流量,殼程流量等因素對其傳熱和阻力性能的影響。
換熱器管道的缺陷發生在支撐板附近,已成為鐵磁性換熱管重點監測區域。對換熱管道不同缺陷產生的漏磁信號進行了二維模擬,考慮了靜態時的支撐板處缺陷深度、缺陷寬度、換熱器管道壁厚、檢測儀器低速運動,以及缺陷相對于支撐板處在不同的位置對檢測儀器輸出信號的影響,給出了漏磁場磁感強度隨以上參數變化的曲線。換熱器內砂沉積對結垢位置的影響換熱器內管壁結垢主要受其液體介質含砂濃度的影響,對管殼式換熱器殼程流場進行了液一固兩相流數值模擬,根據模擬結果分析,確定換熱器的主要砂沉積位置。對同軸徑向熱管換熱器殼程進行模擬計算,分析煙,速度、溫度及局部對流換熱系數沿殼程的變化規律,并尋求換熱器結構參數優化值。
得到徑向熱管換熱器結構優化參數:橫向管距為縱向管距為翅片高度不應高于,翅片間距為。對單弓形折流板式換熱器的結構進行合理簡化,利用參數化建模方法建立了管殼式換熱器的參數化模型,將定壁溫假設方法與同時考慮殼程和管程流體的兩流程禍合計算方法的模擬結果進行對比,結果表明:同時考慮殼側和管側流體流動與傳熱,更有助于揭示換熱器局部溫度場變化的實際情況,模擬結果與實際情況吻合較好,能夠為管殼式換熱器結構優化設計提供更好的參考依據。得到徑向熱管換熱器結構優化參數:橫向管距為縱向管距為翅片高度不應高于,翅片間距為。
對于管殼式換熱器的流動傳熱特性,綜合以上,將己有的研究分為三部分:
(1)利用FLUENT數值模擬軟件對管殼式換熱器進行數值模擬,得到了符合實際的換熱器流動傳熱性能;
(2)通過分析泄漏情況下換熱器溫度參數的變化情況,提出了通過分析換熱器管程和殼程進出口溫度變化來判斷換熱器是否泄漏的方法;側重分析其泄漏時殼程的流體流動的流型。
(3)運用熱力學能耗分析法,分析管殼式換熱器中污垢的厚度對換熱強度、流動壓降及其有效能損失的影響。 國內外己有的研究,缺乏對管殼式換熱器管程流體流動傳熱的數值模擬研究,并且在換熱器的實際生產運行過程中,對換熱器當前運行效果的診斷分析不明確。對同軸徑向熱管換熱器殼程進行模擬計算,分析煙,速度、溫度及局部對流換熱系數沿殼程的變化規律,并尋求換熱器結構參數優化值。
換熱器內砂沉積對結垢位置的影響
換熱器內管壁結垢主要受其液體介質含砂濃度的影響,對管殼式換熱器殼程流場進行了液一固兩相流數值模擬,根據模擬結果分析,確定換熱器的主要砂沉積位置。殼程為沙子和的兩相流動,沙子的粒徑根據現場采集的數據大約在0.2mm-O.}mm之間。本次研究選用沙子粒徑為0.2mm和0.4tn m,沙子的體積分數選為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值模擬。砂子體積分布的位置選取結果為沿換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。快速有效識別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障,而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發相關技術的關鍵所在。