列管式油冷卻器的行業須知

本課題主要研究原穩站用油油管殼式換熱器的三維數值模擬，換熱器以含砂作為內部換熱介質，考慮換熱面結垢和泄漏的影響，建立管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱模型，借助軟件對換熱器溫度場、流場分布進行模擬，分析結垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口數量對換熱器傳熱性能的影響，創新點如下：基于流體力學和傳熱學的流動和傳熱基本公式，建立了管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測數學模型，運用此模型解決了管殼式換熱器結垢及泄漏的理論預測分析。對換熱器殼側的速度場進行研究，分析換熱器的結構對自然循環的影響，并提出相關的意見對換熱器進行優化分析。

列管式油冷卻器主要研究內容包括以下三部分：管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研宄；換熱面泄漏對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研究；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。基于管殼式換熱器進出口動態參數一溫度、壓力等，對管殼式換熱器內部故障進行診斷評價研宄。本課題結合大慶油田分公司某大隊原穩站用管殼式換熱器的運行特點，針對含砂油含砂油換熱器這一特殊介質，借助軟件，在充分利用已有基本理論和研宄成果的基礎上，對管殼式換熱器結垢和泄漏進行了流動傳熱的數值模擬，分析結垢和泄漏對換熱器流動傳熱性響，研宄結論對利用換熱器熱工參數檢測管壁結垢和泄漏具有一定的理論用。

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。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。此外還和流體的流動速度有關，介質粘性越強、循環（流動）越慢，則壓降越大。

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。換熱器是油田化工和其他許多工業部門廣泛應用的一種通用工藝設備，其中管殼式換熱器在石油化工行業中應用尤為廣泛。

但是由于換熱器大多體積龐大，內部結構復雜，模型的網格處理比較復雜，且對計算機的配置要求高，前人的研究分為兩種，首先是利用多孔介質模型，或者模擬換熱器理想模型。數值模擬與實驗方法相比具有如下優點：模擬能力強。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。數據完整。數值計算可以得出換熱器內部的流場、溫度場及壓力等參數的分布，據此，可以詳細分析換熱器內管束結構等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。經濟性好。利用計算機軟件數值計算的費用遠遠低于實驗研究的費用。周期短。數值模擬所用的時間相對于實驗要少，方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。建立了一種復雜的數學模型，用于預測套管式換熱器內流體的流動及傳熱特性的數學模型，包括計算流體力學模型和計算傳熱學模型。