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發布時間:2021-09-16 09:08  
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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。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制,換熱器在運行過程缺乏對運行狀態的準確把握,換熱器不良運行狀態以及運行故障主要有以下幾種情況:壓降增大:造成原因主要包括:介質不潔凈或顆粒雜物太多,使板片或管束結塘或流道堵塞;受存在的非凝聚氣體影響;此外還和流體的流動速度有關,介質粘性越強、循環(流動)越慢,則壓降越大。此外還和流體的流動速度有關,介質粘性越強、循環(流動)越慢,則壓降越大。介質內漏:換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭,尤其是固定管板換熱器,還有溫差應力,管板與換熱管連接處極易泄漏,導致換熱器內漏。還有很多管殼式和板式換熱器經常發生滲漏,尤其是介質為循環水或水和高溫油類的碳鋼換熱器,泄漏頻繁,給生產帶來極大的安全隱患。泄漏:造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適,也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。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。
De BF和Catalano LA等人近提出一個新型沉浸粒子換熱器,它使用非常小的固體顆粒作為中間媒介來執行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導,開發了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數值程序設計優化熱交換器的其他幾何參數,比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。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,Monteiro DB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。管殼式換熱器內部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規律研究。

對換熱器進行不同工況分析,研究不同工況下換熱器的換熱性能。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義(模型,將模型導入軟件。分析換熱器出現沸騰工況下內部蒸汽的流動情況,并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。通過對模擬結果的分析可知,研究的自然循環換熱器能及時有效排出堆芯余熱,雖然模擬值和設計值之間有一定誤差,但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區”和“流動死區”,這些死區的存在影響了換熱器內自然循環的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現沸騰,沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚,會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。提供了一個數值程序設計優化熱交換器的其他幾何參數,比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。
基于進出口動態參數的管殼式換熱器內部故障診斷預測研究。
(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;
(2)基于分公司某大隊管殼式換熱器運行過程中的進出口動態參數,分析換熱器內部運行狀況,利用管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測模型進吝分析,給出預測模型應用誤差。 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。并且,污垢中腐蝕性介質腐蝕金屬管壁,導致其穿孔,即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染。
本文主要研究管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。考慮管壁污垢傳熱的影響,將污垢當量到管殼式換熱器的換熱管壁,建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型。在此基礎上,建立了管殼式換熱器內兩相流(油一砂)數學模型一混合模型,包括質量守恒方程、混合模型的動量方程、第二相的體積分數方程、相對(滑流)速度和漂移速度方程,采用有限體積法離散模型,使用穩態、隱式、分離式求解器,基于交錯網格的SIMPLE算法解決速度壓力藕合問題,研究中砂對換熱器殼程流場的影響,并分析結垢厚度對管殼式換熱器管程、殼程出口溫度和傳熱系數等參數的影響。瑞流模型對殼程流體流動與傳熱進行了數值研究,分析了三葉孔板換熱器殼程流動與傳熱特性。