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,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,冷凝器,利用管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测模型进吝分析,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,冷凝器生产厂家,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,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,包括质量守恒方程、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SIMPLE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。
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。对上述提到的三维数值模拟方法也有过类似的研究。 实验方法研究了空气在具有3种不同管径19,25. 32mm的波纹管内的流动与换热特性。管外壁采用电加热,来模拟均匀热流条件,测得了不同工况下各种管径的平均对流换热系数和阻力系数,拟合出了所测的参数范围内的阻力和换热实验关联式,并比较了相同管径的波纹管和光管的换热效果。
对管壳式换热器强化管外传热进行了数值模拟研宄,海水冷凝器,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。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,蒸发冷凝器,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。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。
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