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临朐誉金机械设备有限公司
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无论出现哪种不锈钢冷凝器故障,都会降低换热器的换热效率,影响系统的正常运行。顺着折流板走向,换热器壳程内砂的速度矢量值相比较大,在im/s至1。近年来,粗加工装置换热器内漏、结塘堵塞问题越来越-,尤其换热器,已-影响装置的平稳运行。目前,原稳站管壳式换热器运行效果多人为经验判断,不能及时准确地对运行效果、存在问题进行诊断。因此,换热器在线检测技术开发与应用是提高粗加工装置运行安全性的手段之一。本课题通过研究油田用管壳式换热器内部结塘及泄漏问题,建立换热器运行传热与流动数学模型,分析换热器管壁结拒及泄漏对换热器换热流动特性的影响,并根据现场运行参数,对换热器的换热性能指标进行算例分析,从而对换热器设备检修与维护提供参考,同时可为油田用管壳式换热器的改造与设计提供借鉴思想。
不锈钢冷凝器采用有限体积法计算模拟流动传热过程的基本理论和方法,揭示了三叶孔板换热器壳侧传热强化的物理机制,数值模拟还表明在本次研究范围之内,改变三叶孔板板距对壳侧强化传热速率影响不明显,但对流动阻力和综合性能的影响较大。油田原稳站油一油管壳式换热器内部结构复杂,结构尺寸大,采用数值模拟研究时,对计算机配置要求较高,采用cfd前处理软件很难对现场实际模型进行网格划分,为便于研究分析,本课题在研究的过程中,对现场实际换热器进行模型简化处理。瑞流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。流经块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。
不锈钢冷凝器边界条件:入口为速度入口边界,出口为压力出口边界,。获取管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性,对基于热工参数检测管壳式换热器的结垢和泄漏的相关技术发展具有重要意义。对于没有定义的边界面软件默认为墙体边界。在本课题中,根据大庆油田分公司产量,原稳站管壳式换热器壳程入口速度在之间,根据物性和模型尺寸,计算得出换热器壳程的雷诺数之间,所以换热器壳程内部流动为层流,多相流模型选为混合模型,混合物模型可用于两相流或多相流流体或颗粒。采用有限体积法,使用分离式求解器,稳态隐式格式求解;速度压力-合方式采用基于交错网格的算法;流通介质为含砂,物性参数为等效温度下的常量;假设入口来流的速度均勾分布,忽略重力影响,壳体壁面和折流板采用不可滲透、无滑移绝热边界。使用速度入口和压力出口边界,采用层流的模型;选用二阶迎风格式。
管壳式换热器运行过程中的速度矢量分布,在换热器运行过程中,换热器壳程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川页着折流板走向,换热器壳程内砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之间变化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部,固体砂的速度矢量值,大约为0. i m/s。换热器内砂沉积对结垢位置的影响换热器内管壁结垢主要受其液体介质含砂浓度的影响,对管壳式换热器壳程流场进行了液一固两相流数值模拟,根据模拟结果分析,确定换热器的主要砂沉积位置。这是由于折流板的阻挡作用,降低了砂的速度。当砂粒径较大更容易在速度降低区域形成砂沉积,卫比砂粒径0.2m m时更为明显。当砂粒径为0.4mm,换热器运行稳定时,管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高,大约在so%左右,壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间,由于本次分析的砂粒径较大,为0.4mm,故在壳程折流板根部有少量砂沉积,但沉积区占整个壳程的体积分数低于5%。