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發布時間:2021-09-28 01:30  
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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。而管殼式換熱器成本較高,其熱工性能決定著后期運行成本。為此,國內外眾多學者對其流動傳熱進行了大量的研究。大慶油田擁有大量的管殼式換熱器,其性能直接影響的處理過程和油田節能減排的落實程度,而隨著含水率增加,換熱器結據率明顯,易造成其壁面的結塘甚至堵塞,并且由于污拒會對換熱器材料腐蝕,容易導致壁面穿孔造成物料泄漏和損失,甚至產生隱患。西安交通大學采用逐步放開流路的方法,應用空氣一水兩相混合物研究了泄漏與旁路對殼側流型及流型轉變特性的影響。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。而管殼式換熱器的流動傳熱特性是評價其結塘、池漏的關鍵,也是進行有效預測的前提條件。

一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法,用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復雜幾何結構造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應,通過數值求解平均的流體質量、動量、能量守恒方程,得到殼程流動和換熱的分布。對上述提到的三維數值模擬方法也有過類似的研究。 實驗方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內的流動與換熱特性。(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型,在后續的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚,這樣減少了網格數量。管外壁采用電加熱,來模擬均勻熱流條件,測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數和阻力系數,擬合出了所測的參數范圍內的阻力和換熱實驗關聯式,并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。
運用熱力學能耗分析法,分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對換熱強度、流動壓降及其有效能損失的影響。通過工程實例,揖出了中等流速對系統節能和經濟性都有利,而當流速較低時需進行及時除塘。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結塘和腐燭問題進行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實驗驗證了模型的準確性;通過工程實例,揖出了中等流速對系統節能和經濟性都有利,而當流速較低時需進行及時除塘。在污水流量變化的情況下,分別測試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數。
實測結果表明,采用高密度聚乙稀管的沉浸式污水換熱器單位長度的傳熱量約為100kw搭建板式換熱器冷卻水污據熱阻實驗臺,測得不同對間、流速和溫度下天然循環冷卻水(松花江水)中鐵離子、氯離子、細菌總數、值、溶解氧、池度、電導率等水質參數,隨機取一組實驗的水質參數作為輸入變量,建立換熱器冷卻水污振熱阻預測的偏二乘回歸模型,對板式換熱器的污塘熱阻進行預測。年,徐志明、李煌等人對比實驗研究了不同工況冷卻水入口溫度、流速下板式換熱器松花江冷卻水污拒特性,將污拒熱阻與這兩種運行參數進行了灰色關聯分析,并就運行參數對其結塘的影響逐一作了機理分析。。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。
管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布,在換熱器運行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川頁著折流板走向,換熱器殼程內砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之間變化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內介質流動方向的背部,固體砂的速度矢量值,大約為0. I m/s。這是由于折流板的阻擋作用,降低了砂的速度。當砂粒徑較大更容易在速度降低區域形成砂沉積,衛比砂粒徑0.2m m時更為明顯。當砂粒徑為0.4mm,換熱器運行穩定時,管殼式換熱器殼程入u處的含砂率較高,大約在so%左右,殼程整體砂體積變化范圍在5%-20%之間,由于本次分析的砂粒徑較大,為0.4mm,故在殼程折流板根部有少量砂沉積,但沉積區占整個殼程的體積分數低于5%。(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動,不影響數值計算的結果,因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。