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。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
列管冷凝器
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。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。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。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。
但是由于换热器大多体积庞大,内部结构复杂,模型的网格处理比较复杂,且对计算机的配置要求高,前人的研究分为两种,首先是利用多孔介质模型,或者模拟换热器理想模型。数值模拟与实验方法相比具有如下优点:模拟能力强。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。计算机模拟技术既能模拟真实条件,又能模拟某些理想化的假定,拓宽了实验研宄的范围,便于分析各种情况下换热器的运行特性,并减少了实验的工作量。数据完整。数值计算可以得出换热器内部的流场、温度场及压力等参数的分布,据此,可以详细分析换热器内管束结构等布置的合理性、换热器的换热情况、换热性能等。经济性好。利用计算机软件数值计算的费用远远实验研究的费用。周期短。数值模拟所用的时间相对于实验要少,方便从各种参数的匹配组合中选择的方案。
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。壳程为沙子和的两相流动,沙子的粒径根据现场采集的数据大约在0。 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。
列管冷凝器边界条件:入口为速度入口边界,出口为压力出口边界,。对于没有定义的边界面软件默认为墙体边界。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。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;速度压力稱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。
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