换热器作为油气矿场初加工装置主要的传热设备,换热器运行情况的好坏,直接影响装置的运行效率。其中,计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解,而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。由于受到检修周期及有效检测手段的限制,换热器在运行过程缺乏对运行状态的准确把握,换热器不良运行状态以及运行故障主要有以下几种情况:压降增大:造成原因
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换热器作为油气矿场初加工装置主要的传热设备,换热器运行情况的好坏,直接影响装置的运行效率。其中,计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解,而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。由于受到检修周期及有效检测手段的限制,换热器在运行过程缺乏对运行状态的准确把握,换热器不良运行状态以及运行故障主要有以下几种情况:压降增大:造成原因主要包括:介质不洁净或颗粒杂物太多,使板片或管束结塘或流道堵塞;受存在的非凝聚气体影响;此外还和流体的流动速度有关,介质粘性越强、循环(流动)越慢,则压降越大。介质内漏:换热设备内的两种介质由于某种原因造成高压侧介质向低压侧渗漏。换热器由于处于受压力、介质腐烛性、流动磨烛,尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管连接处极易泄漏,导致换热器内漏。还有很多管壳式和板式换热器经常发生渗漏,尤其是介质为循环水或水和高温油类的碳钢换热器,泄漏频繁,给生产带来极大的安全隐患。泄漏:造成此原因多为密封塾片老化或者密封垫片材质选用不适,也可能是各夹紧螺杆的螺母松脱以及一些腐蚀性、氧化性很强旳物料长时间冲刷所至。结据:由于换热器长期使用,在热交换表面形成一定厚度的污塘或水据,增大了热阻,从而降低了换热器的传热效率。
对管壳式换热器强化管外传热进行了数值模拟研宄,提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管壳式换热器管隙间支撑物的传热强化机理。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。在实验基础上,采用周期性单元流道模型数值模拟了旋流片产生的衰减性自旋流的流动和传热特性,并采用分段综合因子分析了传热强化的机理。结果显示,旋流片能起到扰流作用,并使流体强烈地冲刷传热管壁面强化传热。
有旋流片段的综合因子,尾流段的综合因子接近于,在自旋流段的综合因子,应当充分利用自旋流段低阻的特点对换热器进行优化。一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法,用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应,通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程,得到壳程流动和换热的分布。对复合波纹板片的板式换热器的换热阻力特性进行了数值模拟研究,采用非结构化网格,分别选用层流和瑞流模型,数值计算得到复合波纹型板式换热器内部的速度场,以及复合波纹型板式换热器在不同数范围内的换热准则方程式和摩擦系数关系式,证明了用数值计算方法研究复合波纹型板式换热器流动与换热性能的可行性。东北大学的尹俊以乂为开发平台,利用数据库技术,建立了独立、幵放、数据共享、运行可靠的传热介质物理性能数据库,并实现了这些数据库的动态查询。
潍坊誉金机械对原稳站油行山管壳式换热器实体模型进行简化建模,同时兼顾课题研究的准确性和经济性。
(1)建模时保留了折流板,考虑折流板对壳程流体流动和传热的影响。
(2)对于传热管壁和折流板的处理采用了FLUEN丁中的薄壁模型,在后续的边界条件设置时可以设定一个给定的壁厚,这样减少了网格数量。
(3)管束的_l几封头和下封头没有参与整个换热器的传热和流动,不影响数值计算的结果,因此在建模时将上封头和下封头进行简化处理。国内外己有的研究,缺乏对管壳式换热器管程流体流动传热的数值模拟研究,并且在换热器的实际生产运行过程中,对换热器当前运行效果的诊断分析不明确。 在对换热器结构进行建模时,考虑换热器入日和出口部分对于一换热器壳程整体流动特性的影响。由于单弓形折流板管壳式换热器是复杂几何体,网格划分需要采用分块划分的方法,将整个模型划分成入口段、出口段和壳程三部分,进行网格划分。网格为非结构化网格,采用划分的四面体和金字塔网格。
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