水冷冷凝器服务为先 山东誉金机械

本课题主要研究原稳站用油油管壳式换热器的三维数值模拟，换热器以含砂作为内部换热介质，考虑换热面结垢和泄漏的影响，建立管壳式换热器结垢和泄漏的传热模型，借助软件对换热器温度场、流场分布进行模拟，分析结垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口数量对换热器传热性能的影响，创新点如下：基于流体力学和传热学的流动和传热基本公式，建立了管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测数学模型，运用此模型解决了管壳式换热器结垢及泄漏的理论预测分析。水冷冷凝器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。

水冷冷凝器主要研究内容包括以下三部分：管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研宄；共三套网格:换热器整体均为四面体，终网格数量为1,521,014个。换热面泄漏对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研究；基于管壳式换热器进出口动态参数一温度、压力等，对管壳式换热器内部故障进行诊断评价研宄。本课题结合大庆油田***某大队原稳站用管壳式换热器的运行特点，针对含砂油含砂油换热器这一特殊介质，借助软件，在充分利用已有基本理论和研宄成果的基础上，对管壳式换热器结垢和泄漏进行了流动传热的数值模拟，分析结垢和泄漏对换热器流动传热性响，研宄结论对利用换热器热工参数检测管壁结垢和泄漏具有一定的理论用。

换热器流动传热性能模拟和等人釆用多孔介质模型对液态金属换热器和蒸汽发生器进行了数值模拟计算，并将得到的结果与试验结果进行对比。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。采用多孔介质模型，对电厂蒸汽冷凝器的工作特性进行了数值模拟计算。当换热器传热进行一段时间后换热器内的壳侧温度会达到饱和出现沸腾，沸腾产生的大量蒸汽在换热器的“尖角”处聚，会对换热器内流体的传热和流动特性产生影响。由于此模型的物理过程存在相变，导致模拟变得更加复杂，因而计算中采用了简单的各向同性假设和一方程模型，并将其与试验结果进行对比，结果吻合较好。

N Jiang和J Li对螺旋管式换热器的压力降进行了数值模拟研究。Ozkaya和Aradag等人[4]利用CFD软件数值模拟研究了V字形密封板式换热器的流动传热特性，模拟不同进出口温度和质量流率的工况，得到了换热器冷端和热端的出口温度和压降，基于实验数据，分析了不同努塞尔数和摩擦系数的相关性。Kotcioglu i和Nasiri KM等人应用理想换热器模型进行数值模拟研究，使用修改后的k-‘湍流模型，得到矩形通道板翅纵向打断、放大和收缩时的温度、速度和压力分布图。油油管壳式换热器运行一段时间后，壳程侧表面会形成表面污塘层，由以上分析可知，认为其为均构。

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。由于单弓形折流板管壳式换热器是复杂几何体，网格划分需要采用分块划分的方法，将整个模型划分成入口段、出口段和壳程三部分，进行网格划分。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。

用TS模型和多模型组合预测冷凝器污垢。以实验装置中的3处壁温、污管的出入口温度、污管中流体的流速和污管热阻为输入，建立基于径向基***网络的污垢预测模型，对筛选出的160组数据进行预测，与BP网络相比，该网络预测污垢热阻的收敛速度和精度都优于BP网络。早在上世纪六十年代就有学者首先提出污垢热阻随时间的变化是沉积率与剥蚀率之差这一结垢模型，将污垢热阻随时间的变化关系归纳为线性污垢模型、幂律污垢模型、降律污垢模型、渐近污垢增长模型，而且己有基于上述方法制成的仪器仪表，对污垢清洗具有重要的指导作用。采用换热器的传热系数作为换热器换热效果的评价标准，以此来对比各组结坂工况的换热器传热性能。但是，管壳式换热器结垢对其内部流动换热性能影响的研究相对较少。