一种管壳式换热器的污垢热阻监测方法技术

本发明专利技术涉及一种管壳式换热器的污垢热阻监测方法，通过基于获取到的管壳式换热器结构参数和物流热力学性质参数得到该管壳式换热器在清洁状态下的清洁总传热系数，并且再获取管壳式换热器在当前工况下的热负荷、传热温差以及换热面积，并基于获取的该热负荷、传热温差以及换热面积计算出该管壳式换热器在当前工况下的实际污垢总传热系数，进而基于所得清洁总传热系数和实际污垢总传热系数得到管壳式换热器的在当前状态的总污垢热阻值，从而实现了基于管壳式换热器在实际工况时的实时数据来准确计算其总污垢热阻值，提高了计算准确度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种管壳式换热器的污垢热阻监测方法


[0001]本专利技术涉及换热器领域，尤其涉及一种管壳式换热器的污垢热阻监测方法。

技术介绍

[0002]管壳式换热器(又称列管式换热器)，作为一种广泛应用于石油、化工等行业的换热器，其通常由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成，壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。其中，管壳式换热器的性能优劣会直接或间接影响装置的能耗和生产安全。
[0003]在管壳式换热器的运行过程中，由于流体的侵蚀和沉积作用，会不断产生污垢。污垢的积累会导致换热器换热效率降低，系统能耗增加。例如，污垢热阻的增加可能导致换热器换热效率降低10％至50％。此外，过多的污垢还可能引发换热器的局部过热和结构损坏，对换热器的正常运行造成非常大的安全隐患。
[0004]因此，如何对管壳式换热器上的污垢热阻做出准确监测，以掌握污垢积累情况，并采取相应的清洗措施，成为换热器安全管理中的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决现有技术中无法准确检测管壳式换热器污垢热阻的技术问题，提供一种准确监测管壳式换热器污垢热阻的管壳式换热器的污垢热阻监测方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]获取管壳式换热器结构参数和管壳式换热器工业物流的热力学性质参数；
[0007]根据获取的管壳式换热器结构参数和热力学性质参数，评估该管壳式换热器在清洁状态下的传热性能，并计算出该管壳式换热器的清洁总传热系数；
[0008]获取管壳式换热器在当前工况下的热负荷、传热温差以及换热面积，并基于获取的该热负荷、传热温差以及换热面积计算出该管壳式换热器在当前工况下的实际污垢总传热系数；
[0009]根据计算所得管壳式换热器的清洁总传热系数和实际污垢总传热系数，得到该管壳式换热器在当前工况下的总污垢热阻值。
[0010]改进地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所获取的管壳式换热器工业物流的热力学性质参数包括管壳式换热器在实际运行工况下的温度数据、液体流量性质以及基于实际试验数据采用流程模拟技术处理所得热力学物性参数。
[0011]进一步地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述热力学物性参数包括粘度、热导系数、密度和质量比热。
[0012]再改进，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述管壳式换热器结构参数包括换热器几何参数。例如，换热器几何参数包括管长、管径和壳内径等。
[0013]改进地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：
[0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]其中，U
C
表示所述管壳式换热器的清洁总传热系数，h
T
表示所述管壳式换热器的管侧传热系数，h
S
表示所述管壳式换热器的管侧传热系数，D
i
表示所述管壳式换热器的管径值，D0表示所述管壳式换热器的管外径值，k
w
表示管壁传热导数，C
PT
表示所述管壳式换热器的管侧流体比热容，μ
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体粘度，K
CT
表示所述管壳式换热器的管侧流体热导数，ρ
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体密度，m
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体流量，N
TP
表示所述管壳式换热器的管程数，N
T
表示所述管壳式换热器的管数，V
T
表示所述管壳式换热器的管内流速，Re
T
表示所述管壳式换热器的管侧雷诺数，Pr
T
表示所述管壳式换热器的管侧普朗特数，L表示管长，Nu
T
表示所述管壳式换热器的管侧努塞尔特数，C
hoc
表示所述管壳式换热器的管侧传热修正系数，根据管侧为热流或冷流进行修正；V
S
表示所述管壳式换热器的壳内流速，ρ
S
表示所述管壳式换热器的壳侧流体密度，μ
S
表示所述管壳式换热器的壳侧流体粘度，K
CS
表示所述管壳式换热器的壳侧流体热导数，C
PS
表示壳侧流体比热容，D
SI
表示所述管壳式换热器的壳侧内径，D
SB
表示所述管壳式换热器的管束外径，P
T
表示所述管壳式换热器的管间距，P
CF
表示所述管壳式换热器的管间距修正系数，根据管排布方式确定；B
S
表示所述管壳式换热器的折流板间距，B
C
表示所述管壳式换热器的折流板弓缺，Re
S
表示壳侧雷诺数，m
S
表示壳侧流量，N
b
表示所述管壳式换热器的折流数，B
in
表示所述管壳式换热器的入口折流板间距，B
out
表示所述管壳式换热器的出口折流板间距，J
S
为折流板间距修正系数，F
P
为管间距结构修正系数，根据管排布方式确定；F
L
为用于补偿全部流动泄漏的泄漏系数。
[0022]进一步地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述管壳式换热器在当前状态的实际污垢总传热系数计算方式如下：
[0023][0024]其中，U表示所述管壳式换热器在当前状态的实际污垢总传热系数，Q表示所述管壳式换热器在当前状态的热负荷，T
LMTD,eff
为有效对数传热温差，S表示所述管壳式换热器的换热面积。
[0025]改进地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述管壳式换热器在当前状态的热负荷Q为基于该管壳式换热器的实际试验数据且采用流程模拟技术处理得到。
[0026]进一步地，在所述管壳式换热器的污垢热阻监测方法中，所述管壳式换热器在当前状态的总污垢热阻值计算方式如下：
[0027][0028]其中，R
f
为管壳式换热器在当前状态的总污垢热阻值。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0030]首先，该专利技术的管壳式换热器的污垢热阻监测方法通过基于获取到的管壳式换热器结构参数和物流热力学性质参数得到该管壳式换热器在清洁状态下的清洁总传热系数。不同于换热器内污垢热阻因成因复杂、影响因素较多以至于进行准确地直接机理计算及相关预测较为困难的情况，该专利技术专利申请通过计算得到具有成熟模型的清洁总传热系数，减小外部因素对计算准确度的影响。通过获取管壳式换热器在当前工况下的热负荷、传热温差以及换热面积，并基于获取的热负荷、传热温差以及换热面积计算出该管壳式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取管壳式换热器结构参数和管壳式换热器工业物流的热力学性质参数；根据获取的管壳式换热器结构参数和热力学性质参数，评估该管壳式换热器在清洁状态下的传热性能，并计算出该管壳式换热器的清洁总传热系数；获取管壳式换热器在当前工况下的热负荷、传热温差以及换热面积，并基于获取的该热负荷、传热温差以及换热面积计算出该管壳式换热器在当前工况下的实际污垢总传热系数；根据计算所得管壳式换热器的清洁总传热系数和实际污垢总传热系数，得到该管壳式换热器在当前工况下的总污垢热阻值。2.根据权利要求1所述的管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，所获取的管壳式换热器工业物流的热力学性质参数包括管壳式换热器在实际运行工况下的温度数据、液体流量性质以及基于实际试验数据采用流程模拟技术处理所得热力学物性参数。3.根据权利要求2所述的管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，所述热力学物性参数包括粘度、热导系数、密度和质量比热。4.根据权利要求1所述的管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，所述管壳式换热器结构参数包括换热器几何参数。5.根据权利要求1～4任一项所述的管壳式换热器的污垢热阻监测方法，其特征在于，所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：所述管壳式换热器的清洁总传热系数计算方式如下：其中，U
C
表示所述管壳式换热器的清洁总传热系数，h
T
表示所述管壳式换热器的管侧传热系数，h
S
表示所述管壳式换热器的管侧传热系数，D
i
表示所述管壳式换热器的管径值，D0表示所述管壳式换热器的管外径值，k
w
表示管壁传热导数，C
PT
表示所述管壳式换热器的管侧流体比热容，μ
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体粘度，K
CT
表示所述管壳式换热器的管
侧流体热导数，ρ
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体密度，m
T
表示所述管壳式换热器的管侧流体流量，N
TP
表示所述管壳式换热器的管程数，N
T
表示所述管壳式换热器的管数，V
T
表示所述管壳式换热器的管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽堃，张楠，
申请(专利权)人：湖州同润汇海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：