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發布時間:2021-10-26 09:07  
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無論出現哪種冷凝器生產廠家故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統的正常運行。近年來,粗加工裝置換熱器內漏、結塘堵塞問題越來越突出,尤其換熱器,已嚴重影響裝置的平穩運行。目前,原穩站管殼式換熱器運行效果多人為經驗判斷,不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。因此,換熱器在線檢測技術開發與應用是提高粗加工裝置運行安全性的手段之一。本課題通過研究油田用管殼式換熱器內部結塘及泄漏問題,建立換熱器運行傳熱與流動數學模型,分析換熱器管壁結拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響,并根據現場運行參數,對換熱器的換熱性能指標進行算例分析,從而對換熱器設備檢修與維護提供參考,同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設計提供借鑒思想。對于單弓形折流板管殼式換熱器不同結據厚度的影響分析,鑒于本文所采用的物理模型特征,換熱管當量結坂厚度較小,為保證污據層網格質量,模擬對計算機的要求非常高。

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。數值模擬所用的時間相對于實驗要少,方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。

對換熱器進行不同工況分析,研究不同工況下換熱器的換熱性能。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義(模型,將模型導入軟件。分析換熱器出現沸騰工況下內部蒸汽的流動情況,并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。通過對模擬結果的分析可知,研究的自然循環換熱器能及時有效排出堆芯余熱,雖然模擬值和設計值之間有一定誤差,但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區”和“流動死區”,這些死區的存在影響了換熱器內自然循環的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現沸騰,沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚,會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。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。

但是由于換熱器大多體積龐大,內部結構復雜,模型的網格處理比較復雜,且對計算機的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質模型,或者模擬換熱器理想模型。數值模擬與實驗方法相比具有如下優點:模擬能力強。計算機模擬技術既能模擬真實條件,又能模擬某些理想化的假定,拓寬了實驗研宄的范圍,便于分析各種情況下換熱器的運行特性,并減少了實驗的工作量。數據完整。數值計算可以得出換熱器內部的流場、溫度場及壓力等參數的分布,據此,可以詳細分析換熱器內管束結構等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。經濟性好。利用計算機軟件數值計算的費用遠遠低于實驗研究的費用。周期短。數值模擬所用的時間相對于實驗要少,方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。目前,原穩站管殼式換熱器運行效果多人為經驗判斷,不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。