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發布時間:2021-06-15 05:23  
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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。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。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。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。
國內外己有的研究,對于管殼式換熱器內漏問題的數值模擬研究相對較少。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。結據:由于換熱器長期使用,在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據,增大了熱阻,從而降低了換熱器的傳熱效率。四種針對換熱器焊縫泄漏的檢漏技術,分別為:碳黑一煤油滲透法、熒光檢驗法、著色探傷法、石灰一煤油滲透法,相比較而言,碳黑一煤油滲透法比傳統的檢漏方法具有簡便、快捷、費用低等優點,對貫穿性缺陷的焊縫檢查速度快,效果好。系統中的熱媒/水換熱器容易出現水質不合格、操作不當而引起管道水擊、水流速度過低以及垢下腐蝕等并終導致泄漏。并針對各導致泄漏的原因給出了相應的解決措施。
西安交通大學采用逐步放開流路的方法,應用空氣一水兩相混合物研究了泄漏與旁路對殼側流型及流型轉變特性的影響。管殼式換熱器作為重要的換熱設備,在石油化工生產領域廣泛應用,其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。分析了換熱器內部不同介質泄漏的判斷方法,并提出了針對換熱器不同泄漏介質的性質來確定檢漏方法。國內外己有的研究,對于管殼式換熱器內漏問題的數值模擬研究相對較少。
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。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。 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。
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。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結塘和腐燭問題進行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實驗驗證了模型的準確性。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。