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發(fā)布時間:2021-01-07 18:21  
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無論出現(xiàn)哪種回流冷凝器故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統(tǒng)的正常運行。近年來,粗加工裝置換熱器內(nèi)漏、結(jié)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(wěn)運行。目前,原穩(wěn)站管殼式換熱器運行效果多人為經(jīng)驗判斷,不能及時準(zhǔn)確地對運行效果、存在問題進行診斷。順著折流板走向,換熱器殼程內(nèi)砂的速度矢量值相比較大,在Im/s至1。因此,換熱器在線檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)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(nèi)部結(jié)塘及泄漏問題,建立換熱器運行傳熱與流動數(shù)學(xué)模型,分析換熱器管壁結(jié)拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響,并根據(jù)現(xiàn)場運行參數(shù),對換熱器的換熱性能指標(biāo)進行算例分析,從而對換熱器設(shè)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(shè)計提供借鑒思想。
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(zhí)行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導(dǎo),開發(fā)了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規(guī)定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數(shù)值程序設(shè)計優(yōu)化熱交換器的其他幾何參數(shù),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(fā)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(yīng)該選區(qū)特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數(shù)在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)。但是由于換熱器大多體積龐大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,模型的網(wǎng)格處理比較復(fù)雜,且對計算機的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質(zhì)模型,或者模擬換熱器理想模型。
基于進出口動態(tài)參數(shù)的管殼式換熱器內(nèi)部故障診斷預(yù)測研究。
(1)基于進出口動態(tài)參數(shù),建立管殼式換熱器結(jié)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(tài)參數(shù),分析換熱器內(nèi)部運行狀況,利用管殼式換熱器結(jié)垢和泄漏的理論預(yù)測模型進吝分析,給出預(yù)測模型應(yīng)用誤差。 油田原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)尺寸大,采用數(shù)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(xiàn)場實際模型進行網(wǎng)格劃分,為便于研究分析,本課題在研究的過程中,對現(xiàn)場實際換熱器進行模型簡化處理。采用計算流體軟件對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數(shù)值模擬研究,對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化分析研究。
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(guī)律。考慮管壁污垢傳熱的影響,將污垢當(dāng)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。分析了換熱器內(nèi)部不同介質(zhì)泄漏的判斷方法,并提出了針對換熱器不同泄漏介質(zhì)的性質(zhì)來確定檢漏方法。在此基礎(chǔ)上,建立了管殼式換熱器內(nèi)兩相流(油一砂)數(shù)學(xué)模型一混合模型,包括質(zhì)量守恒方程、混合模型的動量方程、第二相的體積分數(shù)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(wěn)態(tài)、隱式、分離式求解器,基于交錯網(wǎng)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(jié)垢厚度對管殼式換熱器管程、殼程出口溫度和傳熱系數(shù)等參數(shù)的影響。
換熱器內(nèi)砂沉積對結(jié)垢位置的影響
換熱器內(nèi)管壁結(jié)垢主要受其液體介質(zhì)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(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)果分析,確定換熱器的主要砂沉積位置。殼程為沙子和的兩相流動,沙子的粒徑根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)大約在0.2mm-O.}mm之間。本次研究選用沙子粒徑為0.2mm和0.4tn m,沙子的體積分數(shù)選為10%,殼程進口流速為0.7m/s,對管殼式換熱器的殼程流場進行數(shù)值模擬。(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。砂子體積分布的位置選取結(jié)果為沿換熱器管長方向的四個截面,其中,z=-0.7n:為管殼式換熱器殼程出I:l處的一個截而,z二一0.39m與z=0.016m為靠近管殼式換熱器折流板的一個截面,z=0.7m為管殼式換熱器殼程入I-I處的一個截面。