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發(fā)布時(shí)間:2021-09-16 11:02  
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運(yùn)用熱力學(xué)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(qiáng)度、流動(dòng)壓降及其有效能損失的影響。通過工程實(shí)例,揖出了中等流速對系統(tǒng)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性都有利,而當(dāng)流速較低時(shí)需進(jìn)行及時(shí)除塘。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結(jié)塘和腐燭問題進(jìn)行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;由于換熱面污據(jù)的存在,增大了換熱面的導(dǎo)熱熱阻,減小了其導(dǎo)熱系數(shù),使管殼程的傳熱系數(shù)降低,從而影響了換熱器的換熱性能。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(shù)。
實(shí)測結(jié)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(jù)熱阻實(shí)驗(yàn)臺,測得不同對間、流速和溫度下天然循環(huán)冷卻水(松花江水)中鐵離子、氯離子、細(xì)菌總數(shù)、值、溶解氧、池度、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù),隨機(jī)取一組實(shí)驗(yàn)的水質(zhì)參數(shù)作為輸入變量,建立換熱器冷卻水污振熱阻預(yù)測的偏二乘回歸模型,對板式換熱器的污塘熱阻進(jìn)行預(yù)測。年,徐志明、李煌等人對比實(shí)驗(yàn)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(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析,并就運(yùn)行參數(shù)對其結(jié)塘的影響逐一作了機(jī)理分析。。基于管殼式換熱器進(jìn)出口動(dòng)態(tài)參數(shù)一溫度、壓力等,對管殼式換熱器內(nèi)部故障進(jìn)行診斷評價(jià)研宄。
采用的模型為大慶油田分公司原穩(wěn)站生產(chǎn)用油一油管殼式換熱器,內(nèi)部流通介質(zhì)為,內(nèi)部含有細(xì)沙等雜質(zhì),這些雜質(zhì)也是導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)部結(jié)垢的主要因素。對于管殼式換熱器,換熱管直徑相對很小,數(shù)量眾多,容易發(fā)生堵塞和結(jié)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(nèi)部的流通介質(zhì)為比較清潔的流體。綜合油一油管殼式換熱器此特點(diǎn),本課題著重研究換熱器殼程側(cè)的結(jié)垢。對換熱器殼側(cè)的速度場進(jìn)行研究,分析換熱器的結(jié)構(gòu)對自然循環(huán)的影響,并提出相關(guān)的意見對換熱器進(jìn)行優(yōu)化分析。
根據(jù)大慶油田分公司原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器實(shí)體結(jié)構(gòu)尺寸,該換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,折流板、換熱管數(shù)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(jìn)行網(wǎng)格處理困難,網(wǎng)格數(shù)量太多,對計(jì)算機(jī)配置的要求非常高。后面兩套網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果相差小于60%綜合考慮計(jì)算精度與計(jì)算花費(fèi),選取第二套網(wǎng)格:終網(wǎng)格數(shù)量為1,952,621個(gè)。
單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復(fù)雜,因此選用適應(yīng)性強(qiáng)的正四面體和金字塔形非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,使用GAMBIT劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格的數(shù)量直接決定了計(jì)算速度和精度。網(wǎng)格過少,將不到流場的流動(dòng)特性;網(wǎng)格過多,一方面會(huì)嚴(yán)重消耗計(jì)算機(jī)資源,另一方面大量的數(shù)值耗散積累會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的正確性。所以進(jìn)行網(wǎng)格的獨(dú)立性驗(yàn)證時(shí)十分必要的。以一個(gè)單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證。共三套網(wǎng)格:換熱器整體均為四面體,終網(wǎng)格數(shù)量為1,521,014個(gè);殼程為四面體網(wǎng)格,管程及殼程進(jìn)出口管為六面體網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為I ,952,621個(gè);由面到體依次畫網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為2,175,849個(gè)。在支撐板附近,流體流速變大,形成射流,并且由于支撐板阻擋,在支撐板前面和尾部產(chǎn)生二次流,能有效沖刷管壁,減薄流動(dòng)邊界層,起到強(qiáng)化傳熱作用。后面兩套網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果相差小于60%綜合考慮計(jì)算精度與計(jì)算花費(fèi),選取第二套網(wǎng)格:終網(wǎng)格數(shù)量為1,952,621個(gè)。