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發布時間:2021-09-06 17:47  
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換熱器流動傳熱性能模擬和等人釆用多孔介質模型對液態金屬換熱器和蒸汽發生器進行了數值模擬計算,并將得到的結果與試驗結果進行對比??紤]介質在管束間流動各項異性的特點,在分布阻力和體積多孔度的基礎上,提出了表面滲透度的概念,將其與試驗結果進行對比,取得了理想的結果。采用多孔介質模型,對電廠蒸汽冷凝器的工作特性進行了數值模擬計算。由于此模型的物理過程存在相變,導致模擬變得更加復雜,因而計算中采用了簡單的各向同性假設和一方程模型,并將其與試驗結果進行對比,結果吻合較好。換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備,換熱器運行情況的好壞,直接影響裝置的運行效率。
N Jiang和J Li對螺旋管式換熱器的壓力降進行了數值模擬研究。Ozkaya和Aradag等人[4]利用CFD軟件數值模擬研究了V字形密封板式換熱器的流動傳熱特性,模擬不同進出口溫度和質量流率的工況,得到了換熱器冷端和熱端的出口溫度和壓降,基于實驗數據,分析了不同努塞爾數和摩擦系數的相關性。Kotcioglu i和Nasiri KM等人應用理想換熱器模型進行數值模擬研究,使用修改后的k-‘湍流模型,得到矩形通道板翅縱向打斷、放大和收縮時的溫度、速度和壓力分布圖。(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。
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。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。共三套網格:換熱器整體均為四面體,終網格數量為1,521,014個。
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。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。(1)基于進出口動態參數,建立管殼式換熱器結垢厚度和泄漏量的理論評價模型,給出評價模型的求解方式。
單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復雜,因此選用適應性強的正四面體和金字塔形非結構化網格,使用GAMBIT劃分網格。網格的數量直接決定了計算速度和精度。網格過少,將不到流場的流動特性;網格過多,一方面會嚴重消耗計算機資源,另一方面大量的數值耗散積累會影響計算結果的正確性。所以進行網格的獨立性驗證時十分必要的。以一個單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進行網格獨立性驗證。共三套網格:換熱器整體均為四面體,終網格數量為1,521,014個;殼程為四面體網格,管程及殼程進出口管為六面體網格,終網格數量為I ,952,621個;由面到體依次畫網格,終網格數量為2,175,849個。油田原穩站油一油管殼式換熱器內部結構復雜,結構尺寸大,采用數值模擬研究時,對計算機配置要求較高,采用CFD前處理軟件很難對現場實際模型進行網格劃分,為便于研究分析,本課題在研究的過程中,對現場實際換熱器進行模型簡化處理。后面兩套網格計算結果相差小于60%綜合考慮計算精度與計算花費,選取第二套網格:終網格數量為1,952,621個。
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。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。對用于火力發電廠的換熱器,換熱溫度通常提供高于8000C,為了滿足這一條件,熱交換器應該選區特殊的材料一一陶瓷,MonteiroDB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結果與實驗數據。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。