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發(fā)布時間：2021-08-26 09:50
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換熱器是油田化工和其他許多工業(yè)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(yè)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(jié)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。目前，油田三次采油中大量應用新型聚合物，導致管殼式換熱器結垢明顯增多，造成換熱熱阻增加、換熱性能降低。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(yè)，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。
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(qū)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(wěn)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。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。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。
在換熱器整個殼程，固體砂子的體積分布整體比較均勻，為了數值模擬的方便，本課題忽略大粒徑固體砂局部沉積對其濃度分布的影響，將管殼式換熱器殼程內部的結垢視為均勻結垢。采用的模型為大慶油田分公司原穩(wěn)站生產用油一油管殼式換熱器，內部流通介質為，內部含有細沙等雜質，這些雜質也是導致換熱器內部結垢的主要因素。油油管殼式換熱器運行一段時間后，殼程側表面會形成表面污塘層，由以上分析可知，認為其為均構。
本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據對其傳熱性能的影響，且在實際生產過程中，中含砂率很低，所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內液固兩相流的影響，后續(xù)的數值模擬研宄中采用單相流模擬。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。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。而當量均拒只為分析結坂對換熱器傳熱性能的影響，本課題忽略結坂對換熱器內部流場的影響，只考慮結塘對換熱面?zhèn)鳠嵝阅艿挠绊憽?
