化工换热污垢管道超声检测优化仿真研究.pdf

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1、第34卷第3期计算机仿真2017年3月文章编号：1006—9348(2017)03一0404—06化工换热污垢管道超声检测优化仿真研究孙灵芳1’2。徐曼菲1(1．东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012；2．东北电力大学节能与测控技术研究中心，吉林吉林132012)摘要：由于污垢管层与流层之间存在相互耦合现象，加之实际检测中不具备多物理场耦合开展条件，化工换热管道中传统热阻法无法实现污垢定量分析。为解决上述问题，提出采用超声时域检测法，结合ComsolMuhipysics多物理场仿真软件。对声一固耦合加速度边界进行设计优化，开展化工换热污垢管道超声检测瞬态传播特性研

2、究，实现污垢厚度特征定量提取。结果表明：优化后的模型能准确反映换热污垢管道流场与固场传播特性分布规律，弥补了工程运用中无法展开多物理场耦合分析的局限性，超声波对管道沉积污垢的检测误差在±3％左右，证明了数值仿真的可行性与准确性。仿真结果对工程在役换热集输系统超声检测和腐蚀防范提供了仿真依据和理论支撑。关键词：换热污垢管道；超声检测：多物理场耦合：数值仿真中图分类号：TP391．9TP301．6文献标识码：BResearchonUltrasonicTestingOptimizationandSimulationofFoulingPipelineforChemicalHeatE

3、xchangesSUNLing-fan91’。，XUMan—feil(1．SchoolofAutomationEngineering，NortheastDianliUniversity，Jinlin．Jinlin132012，China；2．EnergyConservation&Measure-ControlCenter，NortheastDianliUniversity，JilinJilin132012，China)ABSTRACT：Concerningtheshortcomingsoftheconventionalthermalresistancemethodforth

4、echemicalheattrans．ferpipelines，anultrasonictime—domaindetectionmethodisproposedinthepaper。Becausethatmutualcouplingphenomenonexitsbetweendirtpipelayerandfluidlayer，actualdetectiondoesnothavetheconditionstocarryoutmulti—physicscoupling，basedonamuhiphysicssimulationsoftware，ComsolMuhiphysic

5、s，wedesignedandopti—mizedtheaccelerationboundaryofacoustic-solidcoupling，andresearchedtransientpropagationcharacteristicsoful-trasonicheattransferfoulingpipeline，SOastoachievethequantitativecharacteristicsofdirtthicknessextraction．Re-suitsshowthattheoptimizedmodelisabletoreflectthedistribu

6、tionlawsofpropagationcharacteristicsforboththeflowfieldandthesohdfield，whichcallmakeupthelimitationofmulti-physicscouplinganalysis，andthedetectionerrorofdepositedfoulingonthinplateperformediswithinarangeofabout3％．Suchresultsproveboththefeasibilityandaccuracyofnumericalsimulation．KEYWORDS：H

7、eatexchangefoulingpipeline；Ultrasonicdetection；Muhiphysiescoupling；Numericalsimulationl引言石油化工生产中换热设备广泛应用循环冷却水作为冷却介质，循环冷却水是产生析晶污垢的最直接因素之一[1-2]。其中远距离输送冷却水主要是通过管道实现。然而，全世界50％以上在役管道已经使用了数十年之久．由于污垢造成换热设备腐蚀问题频频发生，严重危害生产设备安全[3]。多数研究或仅仅局限于实验室和一些特殊对象，或有待于进一步基金项目：国家自然科学