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譽金機械運用CFD數值模擬方法,借助FLUENT數值模擬軟件對管殼式換熱器的三維模型進行模擬,通過對換熱器結垢和泄漏時的速度場、溫度場等分析,得出泄漏和結垢對換熱器流動傳熱性能的影響,為下一步利用熱工參數評價換熱器結垢和泄漏提供理論依據。主要內容如下:
1.管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究。
(1)考慮管壁污垢傳熱的影響,列管冷凝器,建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型;
(2)研究油田原穩(wěn)站用油一油管殼式換熱器運行過程中,含砂對換熱器殼程流場分布的影響,研究殼程流場內的含砂量分布情況;
(3)研究結垢厚度對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。
2.管殼式換熱器內部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究。
(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:
(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;
(3)研究泄漏口位置沿換熱器管長方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;
(4)研究泄漏口所在換熱管沿換熱器管徑方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;
(5)研究泄漏口數量對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。
在換熱器整個殼程,固體砂子的體積分布整體比較均勻,為了數值模擬的方便,本課題忽略大粒徑固體砂局部沉積對其濃度分布的影響,冷凝器廠家,將管殼式換熱器殼程內部的結垢視為均勻結垢。油油管殼式換熱器運行一段時間后,殼程側表面會形成表面污塘層,由以上分析可知,認為其為均構。
本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據對其傳熱性能的影響,且在實際生產過程中,中含砂率很低,所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內液固兩相流的影響,后續(xù)的數值模擬研宄中采用單相流模擬。對于單弓形折流板管殼式換熱器不同結據厚度的影響分析,鑒于本文所采用的物理模型特征,換熱管當量結坂厚度較小,為保證污據層網格質量,冷凝器,模擬對計算機的要求非常高。而當量均拒只為分析結坂對換熱器傳熱性能的影響,本課題忽略結坂對換熱器內部流場的影響,只考慮結塘對換熱面?zhèn)鳠嵝阅艿挠绊憽?/p>
采用計算流體軟件對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數值模擬研究,對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的結構參數進行了優(yōu)化分析研究。上海交通大學的曾偉平在研究板式換熱器的換熱和壓降過程中,先從單相流在板式換熱器流動出發(fā),建立了單相的換熱和壓降模型,獲得某種具體板型的換熱及壓降關聯(lián)式系數,提出兩相流在板式換熱器中換熱的換熱關聯(lián)式和壓降公式。水一水換熱器,用扁換熱管代替圓換熱管使之兼有兩種換熱器的優(yōu)點。為了便于對比,蒸發(fā)式冷凝器,同時設計制造了一臺傳統(tǒng)管殼式換熱器。采用單相水為工質,對扁管殼式換熱器進行了大量的實驗研究,分析管程流量,殼程流量等因素對其傳熱和阻力性能的影響。
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