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發(fā)布時間:2021-08-12 08:08  














管殼式換熱器作為重要的換熱設備,在石油化工生產領域廣泛應用,其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。目前,油田三次采油中大量應用新型聚合物,導致管殼式換熱器結垢明顯增多,造成換熱熱阻增加、換熱性能降低;并且,污垢中腐蝕性介質腐蝕金屬管壁,導致其穿孔,即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染??焖儆行ёR別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障,而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發(fā)相關技術的關鍵所在。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性,對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發(fā)展具有重要意義。四種針對換熱器焊縫泄漏的檢漏技術,分別為:碳黑一煤油滲透法、熒光檢驗法、著色探傷法、石灰一煤油滲透法,相比較而言,碳黑一煤油滲透法比傳統(tǒng)的檢漏方法具有簡便、快捷、費用低等優(yōu)點,對貫穿性缺陷的焊縫檢查速度快,效果好。本文以管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性為研宄目標,對管殼式換熱器結垢及泄漏模型、求解方法,管殼式換熱器結垢及泄漏預測模型,現場試驗方法進行了研宄。










換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備,換熱器運行情況的好壞,直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制,換熱器在運行過程缺乏對運行狀態(tài)的準確把握,換熱器不良運行狀態(tài)以及運行故障主要有以下幾種情況:壓降增大:造成原因主要包括:介質不潔凈或顆粒雜物太多,使板片或管束結塘或流道堵塞;受存在的非凝聚氣體影響;此外還和流體的流動速度有關,介質粘性越強、循環(huán)(流動)越慢,則壓降越大。介質內漏:換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭,尤其是固定管板換熱器,還有溫差應力,管板與換熱管連接處極易泄漏,導致?lián)Q熱器內漏。還有很多管殼式和板式換熱器經常發(fā)生滲漏,尤其是介質為循環(huán)水或水和高溫油類的碳鋼換熱器,泄漏頻繁,給生產帶來極大的安全隱患。泄漏:造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適,也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。國內外己有的研究,缺乏對管殼式換熱器管程流體流動傳熱的數值模擬研究,并且在換熱器的實際生產運行過程中,對換熱器當前運行效果的診斷分析不明確。結據:由于換熱器長期使用,在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據,增大了熱阻,從而降低了換熱器的傳熱效率。






換熱器管道的缺陷發(fā)生在支撐板附近,已成為鐵磁性換熱管重點監(jiān)測區(qū)域。對換熱管道不同缺陷產生的漏磁信號進行了二維模擬,考慮了靜態(tài)時的支撐板處缺陷深度、缺陷寬度、換熱器管道壁厚、檢測儀器低速運動,以及缺陷相對于支撐板處在不同的位置對檢測儀器輸出信號的影響,給出了漏磁場磁感強度隨以上參數變化的曲線。管殼式換熱器作為重要的換熱設備,在石油化工生產領域廣泛應用,其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。對同軸徑向熱管換熱器殼程進行模擬計算,分析煙,速度、溫度及局部對流換熱系數沿殼程的變化規(guī)律,并尋求換熱器結構參數優(yōu)化值。





得到徑向熱管換熱器結構優(yōu)化參數:橫向管距為縱向管距為翅片高度不應高于,翅片間距為。對單弓形折流板式換熱器的結構進行合理簡化,利用參數化建模方法建立了管殼式換熱器的參數化模型,將定壁溫假設方法與同時考慮殼程和管程流體的兩流程禍合計算方法的模擬結果進行對比,結果表明:同時考慮殼側和管側流體流動與傳熱,更有助于揭示換熱器局部溫度場變化的實際情況,模擬結果與實際情況吻合較好,能夠為管殼式換熱器結構優(yōu)化設計提供更好的參考依據。2mm的流動能很好的帶動砂流動,導致?lián)Q熱器整個砂的體積分布較均勻,整個殼程的含砂量都較小,接近入2類石油。







采用的模型為大慶油田分公司原穩(wěn)站生產用油一油管殼式換熱器,內部流通介質為,內部含有細沙等雜質,這些雜質也是導致?lián)Q熱器內部結垢的主要因素。對于管殼式換熱器,換熱管直徑相對很小,數量眾多,容易發(fā)生堵塞和結垢,而且對換熱管的清洗和更換十分困難,管殼式換熱器管程內部的流通介質為比較清潔的流體。換熱器是油田化工和其他許多工業(yè)部門廣泛應用的一種通用工藝設備,其中管殼式換熱器在石油化工行業(yè)中應用尤為廣泛。綜合油一油管殼式換熱器此特點,本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。 





根據大慶油田分公司原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸,該換熱器內部結構極為復雜,折流板、換熱管數量眾多,換熱管直徑0.032m,殼程直徑1.4m,換熱器長度為1 Om。換熱器體積巨大,換熱管直徑與換熱器長度的比值小,利用CFD前處理軟件對其進行網格處理困難,網格數量太多,對計算機配置的要求非常高??焖儆行ёR別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障,而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發(fā)相關技術的關鍵所在。


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