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發(fā)布時(shí)間:2020-10-16 05:39  
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無論出現(xiàn)哪種冷凝器制造廠家故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0。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(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。目前,原穩(wěn)站管殼式換熱器運(yùn)行效果多人為經(jīng)驗(yàn)判斷,不能及時(shí)準(zhǔn)確地對運(yùn)行效果、存在問題進(jìn)行診斷。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(yùn)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(yùn)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(yùn)行參數(shù),對換熱器的換熱性能指標(biāo)進(jìn)行算例分析,從而對換熱器設(shè)備檢修與維護(hù)提供參考,同時(shí)可為油田用管殼式換熱器的改造與設(shè)計(jì)提供借鑒思想。
換熱器管道的缺陷發(fā)生在支撐板附近,已成為鐵磁性換熱管重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域。流經(jīng)塊支撐板后,流體已充分發(fā)展,并且隨著殼程結(jié)構(gòu)周期性變化,傳熱與壓降也呈現(xiàn)周期性變化。對換熱管道不同缺陷產(chǎn)生的漏磁信號進(jìn)行了二維模擬,考慮了靜態(tài)時(shí)的支撐板處缺陷深度、缺陷寬度、換熱器管道壁厚、檢測儀器低速運(yùn)動,以及缺陷相對于支撐板處在不同的位置對檢測儀器輸出信號的影響,給出了漏磁場磁感強(qiáng)度隨以上參數(shù)變化的曲線。對同軸徑向熱管換熱器殼程進(jìn)行模擬計(jì)算,分析煙,速度、溫度及局部對流換熱系數(shù)沿殼程的變化規(guī)律,并尋求換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化值。
得到徑向熱管換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù):橫向管距為縱向管距為翅片高度不應(yīng)高于,翅片間距為。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(jìn)行網(wǎng)格處理困難,網(wǎng)格數(shù)量太多,對計(jì)算機(jī)配置的要求非常高。對單弓形折流板式換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡化,利用參數(shù)化建模方法建立了管殼式換熱器的參數(shù)化模型,將定壁溫假設(shè)方法與同時(shí)考慮殼程和管程流體的兩流程禍合計(jì)算方法的模擬結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明:同時(shí)考慮殼側(cè)和管側(cè)流體流動與傳熱,更有助于揭示換熱器局部溫度場變化的實(shí)際情況,模擬結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好,能夠?yàn)楣軞な綋Q熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更好的參考依據(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(jì)算機(jī)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。數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn):模擬能力強(qiáng)。隨著污振厚度的增加,換熱器的傳熱系數(shù)降低,這是由于污塘的存在,導(dǎo)致了換熱面的導(dǎo)熱熱阻增加,導(dǎo)熱系數(shù)減小,導(dǎo)致的換熱器傳熱系數(shù)降低,換熱效率減小。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)既能模擬真實(shí)條件,又能模擬某些理想化的假定,拓寬了實(shí)驗(yàn)研宄的范圍,便于分析各種情況下?lián)Q熱器的運(yùn)行特性,并減少了實(shí)驗(yàn)的工作量。數(shù)據(jù)完整。數(shù)值計(jì)算可以得出換熱器內(nèi)部的流場、溫度場及壓力等參數(shù)的分布,據(jù)此,可以詳細(xì)分析換熱器內(nèi)管束結(jié)構(gòu)等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。經(jīng)濟(jì)性好。利用計(jì)算機(jī)軟件數(shù)值計(jì)算的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)研究的費(fèi)用。周期短。數(shù)值模擬所用的時(shí)間相對于實(shí)驗(yàn)要少,方便從各種參數(shù)的匹配組合中快速選擇的方案。
管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)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(nèi)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(nèi)介質(zhì)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(dāng)砂粒徑較大,質(zhì)較大時(shí),砂容易在速度降低區(qū)域形成砂分沉積。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(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。砂粒徑0.2mm時(shí),管殼式換熱器模擬運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定的情沉下,換熱器殼程內(nèi)沿?fù)Q熱器管民方向各個(gè)截而的砂體積分情況。山于此時(shí)管殼式換熱器殼程內(nèi)部流通介質(zhì)含的砂粒徑非常小,為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動,導(dǎo)致?lián)Q熱器整個(gè)砂的體積分布較均勻,整個(gè)殼程的含砂量都較小,接近入2類石油。