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，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。
De BF和Catalano LA等人近提出一個新型沉浸粒子換熱器，冷凝器價格，它使用非常小的固體顆粒作為中間媒介來執(zhí)行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導，開發(fā)了一種一維模型的理論計算換熱管長度，確保規(guī)定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數值程序設計優(yōu)化熱交換器的其他幾何參數，比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。對用于火力發(fā)電廠的換熱器，換熱溫度通常提供高于8000C，為了滿足這一條件，熱交換器應該選區(qū)特殊的材料一一陶瓷，Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子，比較了模擬結果與實驗數據。
基于進出口動態(tài)參數的管殼式換熱器內部故障診斷預測研究。
(1)基于進出口動態(tài)參數，蒸發(fā)冷凝器，建立管殼式換熱器結垢厚度和泄漏量的理論評價模型，給出評價模型的求解方式;
(2)基于***某大隊管殼式換熱器運行過程中的進出口動態(tài)參數，分析換熱器內部運行狀況，冷凝器，利用管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測模型進吝分析，給出預測模型應用誤差。 油田原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器內部結構復雜，結構尺寸大，采用數值模擬研究時，對計算機配置要求較高，冷凝器制造廠家，采用CFD前處理軟件很難對現場實際模型進行網格劃分，為便于研究分析，本課題在研究的過程中，對現場實際換熱器進行模型簡化處理。
本文主要研究管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。考慮管壁污垢傳熱的影響，將污垢當量到管殼式換熱器的換熱管壁，建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型。在此基礎上，建立了管殼式換熱器內兩相流(油一砂)數學模型一混合模型，包括質量守恒方程、混合模型的動量方程、第二相的體積分數方程、相對(滑流)速度和漂移速度方程，采用有限體積法離散模型，使用穩(wěn)態(tài)、隱式、分離式求***，基于交錯網格的SIMPLE算法解決速度壓力藕合問題，研究中砂對換熱器殼程流場的影響，并分析結垢厚度對管殼式換熱器管程、殼程出口溫度和傳熱系數等參數的影響。
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