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發布時間:2021-08-17 07:34  
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換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備,換熱器運行情況的好壞,直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制,換熱器在運行過程缺乏對運行狀態的準確把握,換熱器不良運行狀態以及運行故障主要有以下幾種情況:壓降增大:造成原因主要包括:介質不潔凈或顆粒雜物太多,使板片或管束結塘或流道堵塞;受存在的非凝聚氣體影響;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。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。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。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭,尤其是固定管板換熱器,還有溫差應力,管板與換熱管連接處極易泄漏,導致換熱器內漏。還有很多管殼式和板式換熱器經常發生滲漏,尤其是介質為循環水或水和高溫油類的碳鋼換熱器,泄漏頻繁,給生產帶來極大的安全隱患。泄漏:造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適,也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。結據:由于換熱器長期使用,在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據,增大了熱阻,從而降低了換熱器的傳熱效率。
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。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。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。
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。對換熱器的出口平均溫度進行分析,分析出口平均溫度與設計溫度之間的誤差,評價換熱器的換熱性能。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。