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發布時間:2021-07-24 20:23  
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換熱器流動傳熱性能模擬和等人釆用多孔介質模型對液態金屬換熱器和蒸汽發生器進行了數值模擬計算,并將得到的結果與試驗結果進行對比。考慮介質在管束間流動各項異性的特點,在分布阻力和體積多孔度的基礎上,提出了表面滲透度的概念,將其與試驗結果進行對比,取得了理想的結果。采用多孔介質模型,對電廠蒸汽冷凝器的工作特性進行了數值模擬計算。由于此模型的物理過程存在相變,導致模擬變得更加復雜,因而計算中采用了簡單的各向同性假設和一方程模型,并將其與試驗結果進行對比,結果吻合較好。1m/s這是由T一折流板的阻擋作川,降低一r砂的速度當砂粒徑較大,質較大時,砂容易在速度降低區域形成砂分沉積。
N Jiang和J Li對螺旋管式換熱器的壓力降進行了數值模擬研究。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。Kotcioglu i和Nasiri KM等人應用理想換熱器模型進行數值模擬研究,使用修改后的k-‘湍流模型,得到矩形通道板翅縱向打斷、放大和收縮時的溫度、速度和壓力分布圖。(1)建模時保留了折流板,考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。
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。對于管殼式換熱器,換熱管直徑相對很小,數量眾多,容易發生堵塞和結垢,而且對換熱管的清洗和更換十分困難,管殼式換熱器管程內部的流通介質為比較清潔的流體。綜合油一油管殼式換熱器此特點,本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。在換熱器整個殼程,固體砂子的體積分布整體比較均勻,為了數值模擬的方便,本課題忽略大粒徑固體砂局部沉積對其濃度分布的影響,將管殼式換熱器殼程內部的結垢視為均勻結垢。
根據大慶油田分公司原穩站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸,該換熱器內部結構極為復雜,折流板、換熱管數量眾多,換熱管直徑0.032m,殼程直徑1.4m,換熱器長度為1 Om。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。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。
濰坊譽金機械對原穩站油行山管殼式換熱器實體模型進行簡化建模,同時兼顧課題研究的準確性和經濟性。
(1)建模時保留了折流板,考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。
(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。
(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。 在對換熱器結構進行建模時,考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。由于單弓形折流板管殼式換熱器是復雜幾何體,網格劃分需要采用分塊劃分的方法,將整個模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分,進行網格劃分。網格為非結構化網格,采用劃分的四面體和金字塔網格。目前,油田三次采油中大量應用新型聚合物,導致管殼式換熱器結垢明顯增多,造成換熱熱阻增加、換熱性能降低。
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。(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。