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發布時間:2020-08-14 10:52  
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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。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。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。
濰坊譽金機械對原穩站油行山管殼式換熱器實體模型進行簡化建模,同時兼顧課題研究的準確性和經濟性。
(1)建模時保留了折流板,考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。
(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型,在后續的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚,這樣減少了網格數量。
(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動,不影響數值計算的結果,因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。但是,管殼式換熱器結垢對其內部流動換熱性能影響的研究相對較少。 在對換熱器結構進行建模時,考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。由于單弓形折流板管殼式換熱器是復雜幾何體,網格劃分需要采用分塊劃分的方法,將整個模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分,進行網格劃分。網格為非結構化網格,采用劃分的四面體和金字塔網格。
管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布,在換熱器運行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.5m/s;順著折流板走向,換熱器殼程內砂的速度矢量值相比較大,在I m/s至1.4m/s之問變化,在折流板!幾方的砂速度;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0.1m/s這是由T一折流板的阻擋作川,降低一r砂的速度當砂粒徑較大,質較大時,砂容易在速度降低區域形成砂分沉積。1m/s這是由T一折流板的阻擋作川,降低一r砂的速度當砂粒徑較大,質較大時,砂容易在速度降低區域形成砂分沉積。砂粒徑0.2mm時,管殼式換熱器模擬運行達到穩定的情沉下,換熱器殼程內沿換熱器管民方向各個截而的砂體積分情況。山于此時管殼式換熱器殼程內部流通介質含的砂粒徑非常小,為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動,導致換熱器整個砂的體積分布較均勻,整個殼程的含砂量都較小,接近入2類石油。