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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(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域。(1)考慮管壁污垢?jìng)鳠岬挠绊?,建立管殼式換熱器的三維流動(dòng)傳熱模型。對(duì)換熱管道不同缺陷產(chǎn)生的漏磁信號(hào)進(jìn)行了二維模擬,考慮了靜態(tài)時(shí)的支撐板處缺陷深度、缺陷寬度、換熱器管道壁厚、檢測(cè)儀器低速運(yùn)動(dòng),以及缺陷相對(duì)于支撐板處在不同的位置對(duì)檢測(cè)儀器輸出信號(hào)的影響,給出了漏磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度隨以上參數(shù)變化的曲線。對(duì)同軸徑向熱管換熱器殼程進(jìn)行模擬計(jì)算,分析煙,速度、溫度及局部對(duì)流換熱系數(shù)沿殼程的變化規(guī)律,并尋求換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化值。
得到徑向熱管換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù):橫向管距為縱向管距為翅片高度不應(yīng)高于,翅片間距為。單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復(fù)雜,因此選用適應(yīng)性強(qiáng)的正四面體和金字塔形非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,使用GAMBIT劃分網(wǎng)格。對(duì)單弓形折流板式換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,利用參數(shù)化建模方法建立了管殼式換熱器的參數(shù)化模型,將定壁溫假設(shè)方法與同時(shí)考慮殼程和管程流體的兩流程禍合計(jì)算方法的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:同時(shí)考慮殼側(cè)和管側(cè)流體流動(dòng)與傳熱,更有助于揭示換熱器局部溫度場(chǎng)變化的實(shí)際情況,模擬結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好,能夠?yàn)楣軞な綋Q熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更好的參考依據(jù)。
海水冷凝器采用有限體積法計(jì)算模擬流動(dòng)傳熱過(guò)程的基本理論和方法,揭示了三葉孔板換熱器殼側(cè)傳熱強(qiáng)化的物理機(jī)制,數(shù)值模擬還表明在本次研究范圍之內(nèi),改變?nèi)~孔板板距對(duì)殼側(cè)強(qiáng)化傳熱速率影響不明顯,但對(duì)流動(dòng)阻力和綜合性能的影響較大。其中,計(jì)算傳熱學(xué)模型中的瑞流擴(kuò)散系數(shù)是利用溫度方差和溫度方差耗散率來(lái)求解,而不是利用通常采用的數(shù)假設(shè)值或?qū)嶒?yàn)測(cè)定值來(lái)求解。瑞流模型對(duì)殼程流體流動(dòng)與傳熱進(jìn)行了數(shù)值研究,分析了三葉孔板換熱器殼程流動(dòng)與傳熱特性。流經(jīng)塊支撐板后,流體已充分發(fā)展,并且隨著殼程結(jié)構(gòu)周期性變化,傳熱與壓降也呈現(xiàn)周期性變化。在支撐板附近,流體流速變大,形成射流,并且由于支撐板阻擋,在支撐板前面和尾部產(chǎn)生二次流,能有效沖刷管壁,減薄流動(dòng)邊界層,起到強(qiáng)化傳熱作用。
譽(yù)金機(jī)械運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法,借助FLUENT數(shù)值模擬軟件對(duì)管殼式換熱器的三維模型進(jìn)行模擬,通過(guò)對(duì)換熱器結(jié)垢和泄漏時(shí)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)等分析,得出泄漏和結(jié)垢對(duì)換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響,為下一步利用熱工參數(shù)評(píng)價(jià)換熱器結(jié)垢和泄漏提供理論依據(jù)。無(wú)論出現(xiàn)哪種海水冷凝器故障,都會(huì)降低換熱器的換熱效率,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。主要內(nèi)容如下:
1.管壁污垢對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律研究。
(1)考慮管壁污垢?jìng)鳠岬挠绊懀⒐軞な綋Q熱器的三維流動(dòng)傳熱模型;
(2)研究油田原穩(wěn)站用油一油管殼式換熱器運(yùn)行過(guò)程中,含砂對(duì)換熱器殼程流場(chǎng)分布的影響,研究殼程流場(chǎng)內(nèi)的含砂量分布情況;
(3)研究結(jié)垢厚度對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律。
2.管殼式換熱器內(nèi)部換熱面泄漏對(duì)換熱器流動(dòng)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(dòng)傳熱物理模型:
(2)研究泄漏口尺寸對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律;
(3)研究泄漏口位置沿?fù)Q熱器管長(zhǎng)方向變化對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律;
(4)研究泄漏口所在換熱管沿?fù)Q熱器管徑方向變化對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律;
(5)研究泄漏口數(shù)量對(duì)管殼式換熱器流動(dòng)傳熱性能的影響規(guī)律。