




冷凝器制造厂家采用有限体积法计算模拟流动传热过程的基本理论和方法,揭示了三叶孔板换热器壳侧传热强化的物理机制,数值模拟还表明在本次研究范围之内,改变三叶孔板板距对壳侧强化传热速率影响不明显,但对流动阻力和综合性能的影响较大。瑞流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。流经块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。考虑介质在管束间流动各项异性的特点,在分布阻力和体积多孔度的基础上,提出了表面渗透度的概念,将其与试验结果进行对比,取得了理想的结果。
建立了一种复杂的数学模型,用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性的数学模型,包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中,计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解,而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。分析换热器的物理模型,对模型进行适当的简化,分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析,研宄传热管束内部的传热过程,同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。对换热器的出口平均温度进行分析,分析出口平均温度与设计温度之间的误差,评价换热器的换热性能。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。对换热器壳侧的速度场进行研究,分析换热器的结构对自然循环的影响,并提出相关的意见对换热器进行优化分析。
对于管壳式换热器的流动传热特性,综合以上,将己有的研究分为三部分:
(1)利用FLUENT数值模拟软件对管壳式换热器进行数值模拟,得到了符合实际的换热器流动传热性能;
(2)通过分析泄漏情况下换热器温度参数的变化情况,提出了通过分析换热器管程和壳程进出口温度变化来判断换热器是否泄漏的方法;侧重分析其泄漏时壳程的流体流动的流型。
(3)运用热力学能耗分析法,分析管壳式换热器中污垢的厚度对换热强度、流动压降及其有效能损失的影响。 国内外己有的研究,缺乏对管壳式换热器管程流体流动传热的数值模拟研究,并且在换热器的实际生产运行过程中,对换热器当前运行效果的诊断分析不明确。后面两套网格计算结果相差小于60%综合考虑计算精度与计算花费,选取第二套网格:终网格数量为1,952,621个。
冷凝器制造厂家边界条件:入口为速度入口边界,出口为压力出口边界,。对于没有定义的边界面软件默认为墙体边界。在本课题中,根据大庆油田***产量,原稳站管壳式换热器壳程入口速度在之间,根据物性和模型尺寸,计算得出换热器壳程的雷诺数之间,所以换热器壳程内部流动为层流,多相流模型选为混合模型,混合物模型可用于两相流或多相流(流体或颗粒)。采用有限体积法,使用分离式求***,稳态隐式格式求解;速度压力稱合方式采用基于交错网格的算法;(1)考虑管壁污垢传热的影响,建立管壳式换热器的三维流动传热模型。流通介质为含砂,物性参数为等效温度下的常量;假设入口来流的速度均勾分布,忽略重力影响,壳体壁面和折流板采用不可滲透、无滑移绝热边界。使用速度入口和压力出口边界,采用层流的模型;选用二阶迎风格式。