含旋流片缩放管内流动与传热数值模拟

在缩放管内间隔插入多个旋流片的通道中,流体流动呈现周期性自旋流.用数值模拟方法对含旋流片缩放管内旋流片间距对空气湍流流动和传热的影响进行了分析,得到了管内流场和温度场以及传热膜系数、单位长度压降与雷诺数的关系,以获得较佳的复合传热性能.     

自然对流垂直管内插旋流片的强化传热研究

以水为工质,采用Fluent软件,对垂直放置的缩放管内插旋流片的自然对流换热进行了数值模拟分析,对光滑管、光滑管内插旋流片、缩放管和缩放管内插旋流片4种管道的传热情况进行对比,并将模拟值与实验值进行比较,两者的结果基本吻合。模拟结果表明,4种换热管中,缩放管内插旋流片水的传热系数最大,传热强化综合因子达到4以上;缩放管配合旋流片能加强壁面附近流体的扰动,又能使管内中心流体形成较强的漩涡流,加强壁面与管内中心流体的热量交换;减小速度场与温度场之间的夹角是增强传热性能的一个重要因素,缩放管内插旋流片的场协同角的体积平均值最小,因此缩放管内插旋流片的速度场和温度场协同程度更高,更有利于传热。     

基于PHOENICS的管道螺旋流数值模拟

利用PHOENICS计算流体软件,对流速安放角为5~70°管道螺旋流的形成及衰减规律进行数值模拟研究。数值模拟时在柱坐标下采用二次迎风格式离散动量方程和湍流能量方程,采用有限容积法和标准κ-ε两方程湍流模型。研究结果表明,流速安放角在5~30°之间变化时,所产生的螺旋流具有比较合适的切向和轴向速度,也有利于清除管道内的沉积杂质和积水;由于螺旋流的旋流分量很容易因管壁的摩阻作用而衰减,需采取适当的继旋器以维持旋流;管道螺旋流切向速度随管径的增大而增大,最大流速出现在近管壁处,这对带走管道中的沉积物十分有利。     

螺旋折流板冷凝器壳程传热性能和压力降研究

以40°螺旋角为例,研究了螺旋折流板冷凝器壳程传热性能与阻力性能的变化规律,给出了螺旋折流板冷凝器壳程传热系数及压力降的经验计算公式.该经验公式可为螺旋折流板冷凝器的设计计算及计算机数值仿真模拟提供参考和借鉴.     

纵向涡发生器强化换热特性的研究

采用热质比拟萘升华技术对2种翼形涡流发生器的对流换热特性进行实验研究。在实验雷诺数范围内,分别测量了三角形翼和矩形翼2种涡发生器在30、60和90°不同迎流角下的对流换热特性,得到了平均和局部对流换热实验曲线,并用场协同理论进行了换热机理分析。研究结果表明,在矩形通道内安装翼形涡发生器有利于强化传热,局部强化幅度可达50%,旋涡附近的强化效果最为明显;在实验雷诺数范围内,迎流角对翼形涡发生器对流换热特性有显著影响,最佳迎流角在60°左右。     

宾汉塑性流体中旋流扶正器间距设计方法

油气井固井注水泥施工时使用旋流扶正器导流产生螺旋流的顶替方式,可以大大提高注水泥顶替效率;但是,目前油气井固井使用旋流扶正器大多凭借经验,缺乏理论依据和行业标准。对固井施工使用较多的宾汉塑性流体介质条件下旋流扶正器的井下间距设计方法进行了研究。使用聚丙烯酰胺配制相似液模拟直井条件下的环空流体进行实验,使用吊线法测取沿程旋流角,得出宾汉塑性流体在旋流扶正器导流作用后旋流衰减规律,通过受力平衡分析推导出了被顶替液静切力小于等于和大于1.81倍顶替液的动切力值时的旋流扶正器安装间距计算公式;该公式反映了井眼环空结构、旋流扶正器导流角、导叶高度,以及宾汉塑性流体性能对旋流扶正器井下间距的影响,为指导旋流扶正器井下间距设计、优化固井液的性能、合理使用施工排量提供了依据。     

换热器齿形自转塑料扭带清洗力矩的实验研究

为了进一步提高自转塑料扭带的清洗能力 ,对齿形自转塑料扭带和普通自转螺旋扭带的清洗力矩进行了对比实验研究。研究结果表明 :(1 )齿形自转塑料扭带的清洗力矩比普通塑料扭带的清洗力矩平均提高 4 2 %～ 70 % ;(2 )齿片的安装角α、β、齿高h、齿距P等结构参数对扭带的清洗力矩、自转转速及运转平稳性都有影响 ;(3)从增加扭带的清洗力矩和获得自转转速及运转平稳性等 3个方面综合考虑 ,以α =1 5 0°、β =90°、h =6mm的齿形扭带综合性能最好     

插入物对新型换热器传热性能的影响

在新型换热器--自支撑矩形缩放管换热器的基础上,利用Fluent数值模拟方法,研究了在其壳程内分别插入传统插入物(旋流片)和新型插入物(折板)后传热性能与流动特性的变化,研究的雷诺数(Re)变化范围为27900~41900。结果表明,与空管缩放管换热器相比,插入旋流片和折板的换热器壳程的传热系数随Re的增大分别增加了31.07%~33.08%和38.01%~46.74%;插入物在提高传热系数的同时也引起了通道内压降的增大,插入旋流片和折板时通道内压降分别增加了69.32%~77.42% 和 68.49%~87.16%;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入旋流片的,无插入物时则最差。提高换热器传热性能的关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,减小速度场与温度场间的协同角是增强换热器传热性能的一项重要措施。     

混合式球罐球壳板尺寸的计算

为了简便,先说明下面公式中的符号意义Ｒ———球壳内半径,ｍｍ;Ｄ———球壳内直径,ｍｍ;α0———极带的半球心角,°;α1———第1带的球心角,°;α2———第2带的球心角,°;αｉ———第ｉ带的球心角,°;Ｎｉ———第ｉ带的分瓣数;θ1———极带中板的球心角,°;θ2———极带侧板的球心角,°;θ3———极带边板的球心角,°。1极带板尺寸计算极带分为7块的混合式球壳结构及坐标系(如图1)。则相应的各弧曲线方程为图1　混合式球罐极板的分瓣及坐标系1—Ｘ2 Ｙ2=Ｒ2　2—Ｘ-Ｙ=0　3—Ｘ Ｙ=0　4—Ｘ2 Ｙ2=Ｒ2ｓｉｎ2(θ1/2 θ2 θ3)5—Ｘ2…     

整体式卡瓦牙型结构优化及试验研究

整体式卡瓦牙型结构若设计不合理会直接影响封隔器的坐封力和锚定效果。以适用于177.8 mm套管的整体式卡瓦为例进行研究,采用ANSYS软件建立模型,利用应力瞬态特性分析方法,对不同参数下的牙齿倾角α、牙齿角度β、牙齿间宽度d和卡瓦锥角γ进行应力分析。在相同的边界条件下,根据不同牙型参数下的应力值,综合分析得出α=70°、β=75°、d=70 mm、γ=13°时,卡瓦载荷分布均匀,无应力集中现象,为最合理的牙型参数。试验结果表明,在150℃的条件下,密封压力64.5 MPa时,整体式卡瓦有效开裂,均匀咬合套管内壁且锚定力满足工作要求。