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發布時間:2021-05-11 06:30  
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換熱器是油田化工和其他許多工業部門廣泛應用的一種通用工藝設備,其中管殼式換熱器在石油化工行業中應用尤為廣泛。而管殼式換熱器成本較高,其熱工性能決定著后期運行成本。為此,國內外眾多學者對其流動傳熱進行了大量的研究。大慶油田擁有大量的管殼式換熱器,其性能直接影響的處理過程和油田節能減排的落實程度,而隨著含水率增加,換熱器結據率明顯,易造成其壁面的結塘甚至堵塞,并且由于污拒會對換熱器材料腐蝕,容易導致壁面穿孔造成物料泄漏和損失,甚至產生隱患。為消除換熱器結據和泄漏造成的損失,油田管理部門每年都對換熱器進行清洗、堵漏作業,但目前尚無有效手段快速地評價換熱器的結塘和泄漏情況,導致需要針對每一臺換熱器進行處理,造成管理成本的增加。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。而管殼式換熱器的流動傳熱特性是評價其結塘、池漏的關鍵,也是進行有效預測的前提條件。
回流冷凝器采用有限體積法計算模擬流動傳熱過程的基本理論和方法,揭示了三葉孔板換熱器殼側傳熱強化的物理機制,數值模擬還表明在本次研究范圍之內,改變三葉孔板板距對殼側強化傳熱速率影響不明顯,但對流動阻力和綜合性能的影響較大。瑞流模型對殼程流體流動與傳熱進行了數值研究,分析了三葉孔板換熱器殼程流動與傳熱特性。流經塊支撐板后,流體已充分發展,并且隨著殼程結構周期性變化,傳熱與壓降也呈現周期性變化。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。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生二次流,能有效沖刷管壁,減薄流動邊界層,起到強化傳熱作用。
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。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。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。