集结聚垢装置中电加热器的改进与优化研究

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针对采出水结垢问题课题组与油田展开了防垢除垢的相关研究,最后发明了一种定点除垢的集结聚垢装置,并在实际应用中取得了良好的效果。结合集结聚垢装置使用情况及存在的问题,本文设计了一个经过材料优化且可拆卸式的电加热棒,并采用FLUENT模拟和实验结合的方式对电加热棒表面污垢沉积过程进行了研究,以便于对集结聚垢装置进行优化。本文首先设计并加工出了一个可拆卸式的电加热棒,很好的解决了电加热棒上直接结垢的问题;其次根据前人污垢沉积模型的基础上,通过FLUENT模拟软件对集结聚垢装置中电加热棒结垢规律进行数值模拟;然后通过自主搭建的实验平台对电加热棒表面温度和结垢量进行了实验并与模拟结果进行对比;最后利用本文的数值模拟方法研究了不同运行参数对污垢沉积的影响。实验及数值模拟结果得出结论:(1)垢层表面温度沿流体流动的方向逐渐升高,随时间的推移而减小;壁面温度随时间推移增大,同时沿流体流动的方向升高;污垢的沉积速率随时间推移而减小,剥蚀速率随时间而增大,污垢热阻随时间推移而增大。(2)对电加热棒的表面温度和结垢量进行了实验研究,通过对比实验与模拟结果发现本文数值模拟可以很好的反映电加热棒表面的污垢沉积过程。(3)通过不同运行参数对污垢沉积过程影响的模拟得出:电加热棒功率增大,污垢的沉积量增多;入口流速增大,换热面上结垢量减少;溶液浓度增大,结垢量增加;入口温度增大,结垢量增加。通过以上研究,为集结聚垢装置中电加热棒表面的污垢沉积提供了理论依据,同时对集结聚垢的装置优化有一定的指导意义。
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