换热器是油田化工和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备,其中管壳式换热器在石油化工行业中应用尤为广泛。而管壳式换热器成本较高,其热工性能决定着后期运行成本。由于换热面污据的存在,增大了换热面的导热热阻,减小了其导热系数,使管壳程的传热系数降低,从而影响了换热器的换热性能。为此,国内外众多学者对其流动传热进行了大量的研究。大庆油田拥有大量的管壳式换热器
管壳式冷凝器
换热器是油田化工和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备,其中管壳式换热器在石油化工行业中应用尤为广泛。而管壳式换热器成本较高,其热工性能决定着后期运行成本。由于换热面污据的存在,增大了换热面的导热热阻,减小了其导热系数,使管壳程的传热系数降低,从而影响了换热器的换热性能。为此,国内外众多学者对其流动传热进行了大量的研究。大庆油田拥有大量的管壳式换热器,其性能直接影响的处理过程和油田节能减排的落实程度,而随着含水率增加,换热器结据率明显,易造成其壁面的结塘甚至堵塞,并且由于污拒会对换热器材料腐蚀,容易导致壁面穿孔造成物料泄漏和损失,甚至产生隐患。为消除换热器结据和泄漏造成的损失,油田管理部门每年都对换热器进行清洗、堵漏作业,但目前尚无有效手段地评价换热器的结塘和泄漏情况,导致需要针对每一台换热器进行处理,造成管理成本的增加。而管壳式换热器的流动传热特性是评价其结塘、池漏的关键,也是进行有效预测的前提条件。
换热器流动传热性能模拟和等人釆用多孔介质模型对液态金属换热器和蒸汽发生器进行了数值模拟计算,并将得到的结果与试验结果进行对比。考虑介质在管束间流动各项异性的特点,在分布阻力和体积多孔度的基础上,提出了表面渗透度的概念,将其与试验结果进行对比,取得了理想的结果。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。采用多孔介质模型,对电厂蒸汽冷凝器的工作特性进行了数值模拟计算。由于此模型的物理过程存在相变,导致模拟变得更加复杂,因而计算中采用了简单的各向同性假设和一方程模型,并将其与试验结果进行对比,结果吻合较好。
N Jiang和J Li对螺旋管式换热器的压力降进行了数值模拟研究。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。Ozkaya和Aradag等人[4]利用CFD软件数值模拟研究了V字形密封板式换热器的流动传热特性,模拟不同进出口温度和质量流率的工况,得到了换热器冷端和热端的出口温度和压降,基于实验数据,分析了不同努塞尔数和摩擦系数的相关性。Kotcioglu i和Nasiri KM等人应用理想换热器模型进行数值模拟研究,使用修改后的k-‘湍流模型,得到矩形通道板翅纵向打断、放大和收缩时的温度、速度和压力分布图。
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。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。(1)建立管壳式换热器换热面泄漏的三维流动传热物理模型:(2)研究泄漏口尺寸对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。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。
用TS模型和多模型组合预测冷凝器污垢。以实验装置中的3处壁温、污管的出入口温度、污管中流体的流速和污管热阻为输入,建立基于径向基神经网络的污垢预测模型,对筛选出的160组数据进行预测,与BP网络相比,该网络预测污垢热阻的收敛速度和精度都优于BP网络。换热器是油田化工和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备,其中管壳式换热器在石油化工行业中应用尤为广泛。早在上世纪六十年代就有学者首先提出污垢热阻随时间的变化是沉积率与剥蚀率之差这一结垢模型,将污垢热阻随时间的变化关系归纳为线性污垢模型、幂律污垢模型、降律污垢模型、渐近污垢增长模型,而且己有基于上述方法制成的仪器仪表,对污垢清洗具有重要的指导作用。但是,管壳式换热器结垢对其内部流动换热性能影响的研究相对较少。
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