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發布時間:2021-08-25 21:58  
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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。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。
冷凝器價格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;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。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。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。

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。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。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。

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。在折流板逆向換熱器殼程內介質流動方向的背部,固體砂的速度矢暈值,人約為0。其中,計算傳熱學模型中的瑞流擴散系數是利用溫度方差和溫度方差耗散率來求解,而不是利用通常采用的數假設值或實驗測定值來求解。分析換熱器的物理模型,對模型進行適當的簡化,分別對換熱器的管側和殼側的溫度場進行分析,研宄傳熱管束內部的傳熱過程,同時分析換熱器殼側不同位置處的換熱情況。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。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。
對于管殼式換熱器的流動傳熱特性,綜合以上,將己有的研究分為三部分:
(1)利用FLUENT數值模擬軟件對管殼式換熱器進行數值模擬,得到了符合實際的換熱器流動傳熱性能;
(2)通過分析泄漏情況下換熱器溫度參數的變化情況,提出了通過分析換熱器管程和殼程進出口溫度變化來判斷換熱器是否泄漏的方法;側重分析其泄漏時殼程的流體流動的流型。
(3)運用熱力學能耗分析法,分析管殼式換熱器中污垢的厚度對換熱強度、流動壓降及其有效能損失的影響。 國內外己有的研究,缺乏對管殼式換熱器管程流體流動傳熱的數值模擬研究,并且在換熱器的實際生產運行過程中,對換熱器當前運行效果的診斷分析不明確。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。