采用的模型为大庆油田分公司原稳站生产用油一油管壳式换热器,内部流通介质为,内部含有细沙等杂质,这些杂质也是导致换热器内部结垢的主要因素。对于管壳式换热器,换热管直径相对很小,数量众多,容易发生堵塞和结垢,而且对换热管的清洗和更换十分困难,管壳式换热器管程内部的流通介质为比较清洁的流体。综合油一油管壳式换热器此特点,本课题着重研究换热器壳程侧的结垢。
根据大庆油田分公司原稳站油一油管壳式换热器实体结构尺寸,该换热器内部结构极为复杂,冷凝器生产厂家,折流板、换热管数量众多,冷凝器,换热管直径0.032m,壳程直径1.4m,换热器长度为1 Om。换热器体积巨大,换热管直径与换热器长度的比值小,利用CFD前处理软件对其进行网格处理困难,网格数量太多,对计算机配置的要求非常高。
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。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,管式冷却器,为0.4mm,蒸发式冷凝器,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%。
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。 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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