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發布時間:2021-04-17 09:47  
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無論出現哪種冷凝器制造廠家故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統的正常運行。近年來,粗加工裝置換熱器內漏、結塘堵塞問題越來越突出,尤其換熱器,已嚴重影響裝置的平穩運行。目前,原穩站管殼式換熱器運行效果多人為經驗判斷,不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。因此,換熱器在線檢測技術開發與應用是提高粗加工裝置運行安全性的手段之一。本課題通過研究油田用管殼式換熱器內部結塘及泄漏問題,建立換熱器運行傳熱與流動數學模型,分析換熱器管壁結拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響,并根據現場運行參數,對換熱器的換熱性能指標進行算例分析,從而對換熱器設備檢修與維護提供參考,同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設計提供借鑒思想。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。
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。Ozkaya和Aradag等人[4]利用CFD軟件數值模擬研究了V字形密封板式換熱器的流動傳熱特性,模擬不同進出口溫度和質量流率的工況,得到了換熱器冷端和熱端的出口溫度和壓降,基于實驗數據,分析了不同努塞爾數和摩擦系數的相關性。
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。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。
用TS模型和多模型組合預測冷凝器污垢。以實驗裝置中的3處壁溫、污管的出入口溫度、污管中流體的流速和污管熱阻為輸入,建立基于徑向基神經網絡的污垢預測模型,對篩選出的160組數據進行預測,與BP網絡相比,該網絡預測污垢熱阻的收斂速度和精度都優于BP網絡。早在上世紀六十年代就有學者首先提出污垢熱阻隨時間的變化是沉積率與剝蝕率之差這一結垢模型,將污垢熱阻隨時間的變化關系歸納為線性污垢模型、冪律污垢模型、降律污垢模型、漸近污垢增長模型,而且己有基于上述方法制成的儀器儀表,對污垢清洗具有重要的指導作用。但是,管殼式換熱器結垢對其內部流動換熱性能影響的研究相對較少。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。
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。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。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%。