不銹鋼冷凝器常用指南「多圖」

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。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。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。

不銹鋼冷凝器邊界條件：入口為速度入口邊界，出口為壓力出口邊界，。對于沒有定義的邊界面軟件默認為墻體邊界。在本課題中，根據大慶油田分公司產量，原穩站管殼式換熱器殼程入口速度在之間，根據物性和模型尺寸，計算得出換熱器殼程的雷諾數之間，所以換熱器殼程內部流動為層流，多相流模型選為混合模型，混合物模型可用于兩相流或多相流（流體或顆粒）。采用有限體積法，使用分離式求解器，穩態隱式格式求解；速度壓力稱合方式采用基于交錯網格的算法；流通介質為含砂，物性參數為等效溫度下的常量；通過對換熱器工況進行模擬計算，分析了泄漏情況下換熱器溫度參數的變化情況，在此基礎上提出了通過分析換熱器管程和殼程溫度變化來判斷換熱器泄漏及泄漏程度的方法。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。使用速度入口和壓力出口邊界，采用層流的模型；選用二階迎風格式。

隨著結塘厚度的增加，換熱器管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。由于換熱面污據的存在，增大了換熱面的導熱熱阻，減小了其導熱系數，使管殼程的傳熱系數降低，從而影響了換熱器的換熱性能。最終導致換熱管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。采用換熱器的傳熱系數作為換熱器換熱效果的評價標準，以此來對比各組結坂工況的換熱器傳熱性能。隨著污振厚度的增加，換熱器的傳熱系數降低，這是由于污塘的存在，導致了換熱面的導熱熱阻增加，導熱系數減小，導致的換熱器傳熱系數降低，換熱效率減小。這說明：隨著換熱面結塘厚度旳增加，換熱器的傳熱性能降低。且隨著結拒厚度的增加，換熱器傳熱性能的這種降低趨勢越發平緩。(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。