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發布時間:2021-10-15 07:39  
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無論出現哪種殼管式冷凝器故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統的正常運行。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。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。
采用的模型為大慶油田分公司原穩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。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傳熱性能的影響。對于管殼式換熱器,換熱管直徑相對很小,數量眾多,容易發生堵塞和結垢,而且對換熱管的清洗和更換十分困難,管殼式換熱器管程內部的流通介質為比較清潔的流體。綜合油一油管殼式換熱器此特點,本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。
根據大慶油田分公司原穩站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸,該換熱器內部結構極為復雜,折流板、換熱管數量眾多,換熱管直徑0.032m,殼程直徑1.4m,換熱器長度為1 Om。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。換熱器體積巨大,換熱管直徑與換熱器長度的比值小,利用CFD前處理軟件對其進行網格處理困難,網格數量太多,對計算機配置的要求非常高。
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。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。 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。