闭式冷却塔蒸发冷却盘管传热传质性能研究

蒸发冷却盘管在闭式冷却系统中广泛应用,基于Poppe法构建了新型闭式冷却塔蒸发冷却盘管模块的传热传质模型,给出了冷却盘管管内无相变、管内冷凝传热系数、管外膜传热系数、管外喷淋水膜到空气的传质系数以及管内流体和管外空气压降的计算方法和经验公式。采用MATLAB和Aspen HYSYS软件编写了多种工况下的蒸发冷却盘管设计和校核计算程序,将水气逆流模块程序计算结果与Hasan实验台试验结果进行比较,管内冷却水、管外喷淋水膜沿管程的温度分布高度吻合,误差均低于5%。在此基础上分析了管内冷却介质质量流量、喷淋水质量流量、风量和空气湿球温度对蒸发冷却盘管热力性能的影响,得到各运行参数对蒸发冷却盘管总传热系数、冷却效率、运行压降及热负荷的影响规律,可为闭式冷却塔运行优化提供理论依据。     

油田相变加热炉盘管换热计算方法研究

油田相变加热炉是近年来在油气田应用的一种新型加热炉,工艺设计过程中最大的难点在于换热盘管外壁的蒸汽凝结换热问题。针对油田相变加热炉盘管换热计算方法进行研究,综合多个凝结换热经验公式,解决了蒸汽换热计算误差大的问题;考虑盘管壁及污垢热阻对传热的影响以及温度分布对管内介质黏性的影响,在计算盘管内换热时,对内壁面的表面换热系数进行了修正;在计算盘管的传热过程时,考虑了管束层数对换热的影响,并对以往常把盘管当作平壁处理的方式修正为圆筒壁处理。最终形成了一套切实可靠的换热计算模型,并编制了相应的换热计算工艺包,为油田相变加热炉的工艺设计提供了技术手段。     

计算蒸汽冷凝器的简便图表

A 换热面积,英尺~2; C_L 载荷修正系数; C_T 温度修正系数; C_t 管子尺寸修正系数; C_(ci) 管子清洁度系数; a″ 单位管长的表面积,英尺~2/英尺; a′_t 管子横截面积,英寸~2; D 系数,即为(a″)~(0.75)C_t/a_t′; F、F′公式(7)和(8)中所定义的符号; n 管程数; N_t 管子总数; Q 冷凝器的热负荷,英热单位/时 t_1 冷却水的进口温度,°F; t_2 冷却水的出口温度,°F; T_3 冷凝器中的饱和温度,°F; ΔT 对数平均温差,°F; V 冷却水流速,英尺/分; W 冷却水流量,磅/时;s     

新型余热锅炉冷却水流动及传热特性模拟和优化

对设置导流结构后的新型急冷余热锅炉冷却水的流场进行模拟，发现随着中间导流板位置的变化，冷却水的高温区域逐渐离开烟气入口侧的管板向流场的中部移动，并由最上排换热管周边区域逐渐扩展至管束中间区域甚至下排换热管区域。对不同情况下冷却水流场中的局部最大传热系数、平均传热系数、标准差和出口截面含气率进行了分析。相较于无导流结构的冷却水流场，具有导流结构的冷却水流场的局部最大传热系数降低6.06%，平均传热系数提高1.98%，标准差由0.94降至0.54，提升总传热系数的同时使流场内热流分布更均匀，达到强化传热的效果。     

循环水处理装置腐蚀结垢及防护措施

兰州石化公司化肥厂循环水系统是1996年建造的,供30×10^4t合成氨．52×10^4t尿素装置使用的生产冷却用水系统。其循环水量为28800m^3／h．最大保有水量为10000m^3／h．属于敞开式循环冷却水系统。循环冷却水系统以水为冷却介质．由换热设备、冷却设备、水泵、管道及其他有关设备组成．系统设备材质主要为碳钢．不锈钢及少量的铜。冷却水长期循环使用后．必然会带来结垢．腐蚀和微生物滋生问题。     

蒸汽发生器换热管壁温的计算

利用两种方法计算了蒸汽发生器换热管的管壁温度,得到了蒸汽发生器换热管壁温沿轴向和径向的分布规律。管壁温度接近导热系数较大-侧介质的温度,且内外壁温差较小。沿换热管轴向的管壁温度分布基本一致,沿壁厚方向的壁温由高温侧到低温侧介质呈直线分布。     

间接换热式列管回转干燥机CFD模型的确定

本文通过对间接换热式列管回转干燥机传热机理的分析研究,建立了一个适用于列管回转干燥机内干燥过程研究的CFD模型,用于模拟列管回转干燥机内固体颗粒的运动轨迹、固体浓度场、速度场、温度场和列管表面的换热系数等参数。     

催化裂化装置脱硫湿烟气脱白工艺分析

根据某800 kt/a催化裂化装置湿法脱硫烟气数据和当地冬季气象条件,按温湿图进行烟气脱白工艺设计。烟气冷却再热法脱白方案适应的环境温度范围更宽、脱白更有效、节水效果显著,确定采用烟气冷却再热法脱白方案。进行了烟气间壁换热冷却与顺流喷淋冷却两种冷却方式的热力计算对比。结果表明,直接喷淋冷却换热效率高、换热面积大,工艺设计范围内,直接喷淋冷却的循环水量仅为间壁换热冷却的40%~60%。喷淋冷却能显著降低系统能耗,减少运行费用和设备投资,是一种较为经济高效的烟气冷却方案。     

超级开架式气化器传热管换热过程的数值模拟分析

超级开架式气化器（SuperORV）是一种以海水为热源的新型气化器,它采用双层结构的传热管,可有效改善传统开架式气化器管束外结冰的状况并提高换热效率,而目前国内对该装置传热性能的研究还较少。为此,对SuperORV关键传热单元--传热管的换热过程进行了模拟研究,建立了SuperORV传热管整体换热过程的传热计算模型。该模型利用两组离散化方程组分别描述了SuperORV传热管气化段和加热段的传热过程,在给定的尺寸和边界条件下对传热管的整体换热性能进行了数值模拟,得到了传热管各个局部的表面换热系数和温度分布曲线,进而推导出了传热管总换热系数和热流密度的分布曲线。海水和外翅片管上的温度分布曲线可用于预测传热管外表面易结冰的位置,传热管总换热系数和热流密度的分布曲线则可为传热管的整体换热性能描述提供帮助。该模型及相关模拟分析可望为该类气化器的设计、选型和运行管理提供参考。     

精四氯化钛塔冷凝器失效原因分析及解决对策

精四氯化钛塔冷凝器是聚丙烯催化剂生产装置回收单元的关键设备,因其失效导致回收单元非计划停工.通过对精四氯化钛塔冷凝器换热管束外观形貌、循环冷却水水质及其流速进行分析,找到了精四氯化钛塔冷凝器失效的原因.微生物黏泥腐蚀导致冷凝器换热管束泄漏,换热效率下降.为了避免精四氯化钛塔冷凝器再次失效,采取了提高循环冷却水流速、换热...     

波纹管管内降膜流动与传热特性的研究

应用CFD软件模拟分析流体在竖波纹管和竖直圆管内的降膜流动情况,采用立式蒸发式冷凝器试验平台,在不同喷淋密度下,测量温度和流量等参数,计算波纹管管内各相间传热传质系数,并与相同参数(流速、温度)条件下圆管管内传热传质系数进行比较。模拟结果表明,在相同的喷淋密度下,波纹管竖管内水膜分布较圆管均匀;试验结果表明,随着喷淋密度在一定范围内增加,水膜传热系数、空气-水当量传热系数、总传热传质系数均增大,且波纹管的传热性能明显优于圆管。     

SULZER SMX型静态混合器内部流场数值模拟

采用CFD方法,应用Fluent6．3．26软件对SMX型静态混合器内流场的流动及传热特性进行了数值模拟。通过对不同层流状态计算结果的对比分析可知,SMX型静态混合器对流体有良好的混合和强化传热能力。数值模拟得出,随着雷诺数的增大,流体的压降增大,摩擦因数减小,流经某一截面的流体平均温度降低,传热系数增大;与2个板片的模型相比,4个板片的模型在流动特性上略差,在传热特性和混合方面要强一些。用CFD方法计算的SMX型静态混合器内的流场可为高效SMX型静态混合器内流场的设计提供参考依据。     

模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究

为研究深水低温环境下油气开发过程中井筒内的传热规律,提高深水低温环境井筒内温度的计算精度,以深水油气流动模拟实验系统中的低温冷却传热实验装置为平台,进行了模拟深水低温环境下的冷却传热实验和气液两相流传热实验。根据对流传热准则方程,数据回归得到深水低温情况下的模拟井筒内对流传热关系式。实验结果表明,在模拟深水低温环境下,流体管内对流传热系数主要受流速的影响,且层流时流速对传热的影响更明显;气液两相流时,不同流型管内对流传热系数不同的根本原因是各流型流动结构不同,液体流速是影响传热的主要因素。     

内外流动介质下强化换热管耦合传热数值模拟

以强化换热管为研究对象,建立了以水为介质的轴对称数值模型。应用计算流体软件CFX对光管及2种强化换热管（缩放管、波纹管）的传热特性及流动规律进行数值研究。结果表明,数值计算得到的光管总传热系数数值与经验公式计算结果吻合很好。与光管相比,强化换热管壁面结构改变了流体的流动状况,对流道的流场产生重要影响。在相同流动条件下,缩放管与波纹管的总传热系数数值均有较大程度的提高,强化作用明显。为此类产品的进一步理论研究和分析方法推广提供了依据。     

乙苯蒸汽过热器壳程流场模拟与换热性能分析

基于几何和雷诺数Res相似理论建立管壳式乙苯蒸汽过热器计算模型，利用FLUENT 17.2软件模拟过热器流场，分析壳程质量流量对壳程换热系数、壳程压降、综合评价因子Nu×Pr-1/3的影响规律，研究壳程附件对流场及换热的影响。结果表明：过热器壳程流场分布不均，折流板背风面存在流动死区；随着流量增大，壳程换热系数和压降增加，在对数坐标下拟合Res与Nu×Pr-1/3有良好的线性关系，数值模拟结果与经验方法Bell-Delaware得到的结果吻合较好；增加折流板数，单位压降下的传热系数减小，流动死区减小，壳程压降和换热系数增大；旁路挡板能有效地减弱旁流流量并提高换热效果，防冲管有助于提高壳程进口端流场均匀性；支持板会造成壳程流量分配严重不均，壳程换热系数和压降降低，严重影响了过热器的整体换热效果。通过流场模拟与换热性能分析，发现支持板的设置是工业乙苯过热器换热性能变差的一个重要原因。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

壳程结构对换热器性能影响的数值研究

在简化模型的基础上运用CFD数值模拟方法,对比研究了螺旋折流板和弓形折流板壳程结构和流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响。结果表明,2种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随流量的增加而增大,而螺旋折流板结构的α/Δp参数明显大于弓形折流板,体现了螺旋折流板结构的优越性。这种特点对于现有生产工艺的增容改造具有重要意义,可以在不额外增加动力设备的前提下有效满足生产需要,节省能源消耗。     

螺纹管强化降液膜流动时的传质传热及其应用

本文对液体沿带有不同螺距的螺纹表面呈降膜流动时,液膜和固体管壁之间的液-固传质、液膜与管壁之间的传热、以及液膜和膜外的气体之间的气-液传质进行了研究。和流体流过光滑管表面的试验结果相比较,表明螺纹表面对降膜流动中的传递过程产生明显的强化作用,得到相应的关联式。并列出了在降膜流动设备中进行的伴有强放热效应的化学吸收过程的质量和热量传递的数学模型,由此对螺纹管应用于类似过程的实际效果进行了估算。     

乙烯裂解炉非均匀传热对裂解产物收率的影响

 采用计算流体力学（CFD）的方法,对 KTI 公司GK-V型乙烯裂解炉的炉膛流动传热和炉管的裂解反应进行数值模拟。采用炉管壁面热通量和温度为边界条件的耦合方法进行炉膛与炉管的求解,分析各炉管壁面传热以及管内产物收率的差异。结果表明,数值模拟实验值与工业数据吻合较好;裂解炉炉管在炉膛中的非均匀传热影响了每根炉管管壁的传热以及管内的主要产物收率;计算结果可以为炉管在炉膛中的合理分布、燃烧器的位置安排以及炉膛的尺寸等结构改进提供参考依据。     

CFD Simulation on Ethylene Furnace Reactor Tubes

1. Introduction Thermal cracking of hydrocarbons for olefin production is normally carried out in long thin reactor tubes. Complicated transfer and reaction processes, including mass transfer, momentum transfer, and heat transfer, as well as thermal cracking reactions, which are closely related with each other, take place in reactor tubes. It is difficult to obtain the detailed operating parameters in reactor tubes by direct measurements due to technical limitations. The lack of understanding …