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。为此,---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,冷凝器,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---。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快速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。
---己有的研究,对于管壳式换热器内漏问题的数值模拟研究相对较少。通过对换热器工况进行模拟计算,分析了泄漏情况下换热器温度参数的变化情况,在此基础上提出了通过分析换热器管程和壳程温度变化来判断换热器泄漏及泄漏程度的方法。四种针对换热器焊缝泄漏的检漏技术,分别为:碳黑一---渗透法、荧光检验法、着色探伤法、石灰一---渗透法,相比较而言,碳黑一---渗透法比传统的检漏方法具有简便、快捷、费用低等优点,对贯穿性缺陷的焊缝检查速度快,效果好。系统中的热媒/水换热器容易出现水质不合格、操作不当而引起管道水击、水流速度过低以及垢下腐蚀等并终导致泄漏。并针对各导致泄漏的原因给出了相应的解决措施。
西安交通大学采用逐步放开流路的方法,应用空气一水两相混合物研究了泄漏与旁路对壳侧流型及流型转变特性的影响。分析了换热器内部不同介质泄漏的判断方法,并提出了针对换热器不同泄漏介质的性质来确定检漏方法。---己有的研究,对于管壳式换热器内漏问题的数值模拟研究相对较少。
基于进出口动态参数的管壳式换热器内部故障诊断预测研究。
(1)基于进出口动态参数,冷凝器制造厂家,建立管壳式换热器结垢厚度和泄漏量的理论评价模型,给出评价模型的求解方式;
(2)基于分公司某大队管壳式换热器运行过程中的进出口动态参数,分析换热器内部运行状况,利用管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测模型进吝分析,水冷式冷凝器,给出预测模型应用误差。 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。
本文主要研究管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。考虑管壁污垢传热的影响,将污垢当量到管壳式换热器的换热管壁,回流冷凝器,建立管壳式换热器的三维流动传热模型。在此基础上,建立了管壳式换热器内两相流(油一砂)数学模型一混合模型,包括守恒方程、混合模型的动量方程、第二相的体积分数方程、相对(滑流)速度和漂移速度方程,采用有限体积法离散模型,使用稳态、隐式、分离式求解器,基于交错网格的---算法解决速度压力藕合问题,研究中砂对换热器壳程流场的影响,并分析结垢厚度对管壳式换热器管程、壳程出口温度和传热系数等参数的影响。
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