同心圆排布管束流体弹性不稳定性模拟研究

流体弹性不稳定性是换热器管束振动中最重要的激振机理,对同心圆排布管束的流体弹性不稳定性研究可以为该类型换热器的设计制造及维护提供参考。基于同心圆排布的几何特点,建立了类正方形排布、过渡排布和类三角形排布3个具有代表性的物理模型,采用ANSYS CFX软件进行了流固耦合模拟计算,获得流场信息和振动特性。通过对同心圆排布不同位置处的临界流速、主振方向进行分析,发现主振方向会随间隙流速增大,由顺流方向变为横流方向;在3种排列中,类正方形排布区域临界流速最大,过渡排布区域临界流速最小,结果表明,同心圆排布管束中过渡排布最易失稳,在设计及工程应用中应重点关注该区域。     

尿素装置中换热器的防震结构

将通常构成管壳式换热器壳侧流体通路及支撑管束的折流板改用折流杆——即折流杆式换热器,普遍认为是对消除壳侧流体脉动引起机械振动的一种有效措施。本文介绍我国从国外引进的尿素装置中管壳式冷凝器壳侧采用的几种管束支撑结构——格栅支持圈,是“折流杆”换热器在工程中的具体应用。由于条件限制,只限结构尺寸介绍及防震方面的阐述,目的为研究管壳换热器壳侧震动提供一些具体资料,文章也简要介绍格栅支持圈管束的组装方法。     

基于单元流道模型的三叶孔板换热器热力性能研究

三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域。建立了三叶孔板换热器壳单元流道模型,利用商用软件FLUENT 14.0及三种湍流模型对换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟,通过与试验对比优选了湍流模型。分析了其壳程流体流场和温度场的分布情况及支撑板间距、三叶孔孔高等结构参数对三叶孔板换热器传热和阻力性能的影响。在此基础上,进一步与整体模型的计算结果进行了比较。结果表明:采用可实现k-ε湍流模型的计算结果更为准确;壳程努赛尔数和阻力因子随支撑板间距和开孔高度的增大而减小;综合考虑相关因素,单元流道模型是研究纵流壳程换热器传热与阻力性能的一种可行且高效的模型和方法。     

管壳式换热器管束振动与防范

在化工厂中,管壳式换热器使用十分普遍,换热器管束振动是经常发生的。本文根据有关文献以及从事换热器设计方面的经验,着重从理论上探讨了在换热器设计中做到防范管束振动。文中根据“振动是由壳程流体所引起”这一理论提出防范管束振动主要受控于两个比值(旋涡分离频率f_s和紊流抖振频率f_(tb)分别与管子固有频率f_n的比值K_s与K_(tb))范围的观点。希望这一观点对于从事换热器设计的工程技术人员有所裨益。     

U型管换热器振动的分析计算及处理对策

通过对实际运行中发生振动的U型管换热器进行振动检测、并对管束振动进行计算及分析 ,判断管束因壳侧气体流经管束及折流板时 ,气流及声波所产生的振动诱发管束产生了共振 ,通过在折流板间加装纵向支撑板 ,有效地消除了换热器的振动     

换热器管束排列角对流体力的影响研究

排列角通过改变换热管束的排布方式来影响流场分布,进而影响流体力的幅频特性。采用大涡模型(LES)对工程中常见排列角管束的流场分布和所受流体力进行了数值计算及相应的试验验证。计算结果表明:管束排列角明显影响漩涡脱落形成和湍流扰动,特别是对错排管束和上游管束的流体力影响尤为复杂。数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果为流体诱导振动分析提供了参考和依据。     

特殊载荷的数值计算

本文涉及锥形法兰的旋转和径向挠度计算、换热器中的不连续应力、快开式隔离阀中的冲击效应、用变分法分析圆筒壳中的弹性性屈曲、用贝塞尔函数分析非圆形筒壳的振动等问题，还报导了真空换热器管束的流体诱导振动实验情况。各项计算均采用简化算法。     

换热器振动研究

为了防止列管式换热器的振动,必须正确选择壳程流体的速度与确定管子的自振频率。本文阐述了流体横向流过管束时引起管子振动的机理并着重讨论了不等跨管自振频率的计算方法。所推荐的计算公式便于在工程设计时应用且可为设计者预测换热器的振动提供依据。     

管壳式换热器流场数值模拟方法研究

对单弓形折流板式换热器的结构进行合理简化,利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 14.0数值模拟软件中对其温度场和流场进行数值模拟。将定壁温假设方法与同时考虑壳程和管程流体的两流程耦合计算方法的模拟结果进行对比,结果表明:同时考虑壳侧和管侧流体流动与传热,更有助于揭示换热器局部温度场变化的实际情况,模拟结果与实际情况吻合较好,能够为管壳式换热器结构优化设计提供更好的参考依据。     

基于气液两相流入口蒸汽参数对管壳式冷凝器性能的影响

采用数值模拟方法,使用CFD软件FLUENT对管壳式冷凝器壳侧按两相流动及相变传热进行了模拟计算,选定合适的湍流模型、两相流模型为混合物模型,并根据汽水转化公式编写了自定义函数UDF来描述相变过程质和量的传递。针对壳侧流体介质为高温饱和水蒸汽情况下,分别对不同的介质入口速度和入口温度情况下换热器壳侧传热系数、湍流动能和压强变化的模拟结果进行了比较,得出了流体介质入口速度与温度对换热器壳侧传热特点和传热性能的影响规律。从而对冷凝器壳侧结构参数的优化及流动介质进行合理的选择起到指导作用。     

管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施。     

流致振动差压式测振装置的研究

为解决管束流致振动试验中,现有接触式振动测量方法的应用局限性,提出一种基于测量受激对象换热管两侧压差脉动频率原理的测振装置,即差压式测振装置。差压式测振装置解决了传统接触式传感器对换热管外部流场的干扰问题以及安装空间受限的问题。为了验证差压式测振装置的有效性,分别进行了单管和换热管束两类流致振动测试试验。试验结果表明,差压式测振装置能在复杂的流动环境中准确捕捉到换热管受到的各类激振形式的频率,而且单管流致振动试验结果表明差压式测振装置所测得的周期性涡激振动频率与理论值偏差在5%以内。因此,差压式测振装置的研制与应用对于流致振动试验的测试以及换热管振动的长期监测均有很重要的意义。     

一种扰流装置在管壳式换热器中的应用

利用有限体积法对一种应用于列管式换热器壳程入口处的螺旋扰流装置进行了流体动力学计算和分析.分析结果表明:该螺旋扰流装置能够改变壳程流体入口流向,具有流阻小,减少流动死区,提高换热效率,降低管束振动等特点.     

内置扭带换热管三维流动与传热数值模拟

对自转扭带换热管内流体的运动进行了分析,根据流体在自转扭带管内的切向运动特点,提出将自转扭带等效虚拟于静止扭带的思路。建立内置螺旋扭带换热管流体流动的三维物理模型,采用大型CFD软件FLUENT6.0中的RNG k-ε模型对内置扭带换热管内的流动与传热进行了数值模拟,得到了内置扭带换热管流体流动的速度、压力、湍流强度场分布规律及传热特性。比较了静止、旋转及旋转等效虚拟静止扭带换热管的传热和阻力降特性,分析了不同螺距对强化传热和阻力降的影响。速度场的模拟值与激光测速仪试验值进行了比较,二者吻合较好。     

管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响研究

管壳式换热器中,由管板间隙引起的漏流不利于换热器的传热。通过一种新型网格生成方法,对所建立的三维实体模型进行网格划分,并利用CFD软件Fluent进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。计算中采用标准k—ε模型,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。将模拟结果引入换热器评价指标,全面分析管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响。     

倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟

提出了一种圆管倾角渐增波纹翅片的管翅式换热器,利用FLUENT软件对其空气侧的流体流动和换热过程进行了数值模拟,得到了翅片通道中心面上的温度场和压力场的分布情况及平均传热系数、努赛尔数与速度的关系。并将其强化传热效果与倾角均匀波纹翅片换热器进行对比分析,结果表明倾角渐增波纹翅片比倾角均匀波纹翅片的传热效果更好,更节能。     

稀醋酸酐冷凝器的振动分析

原子能工业与化工工艺过程中广泛应用的管壳式换热器、诸如冷凝器、蒸发器以及原子能蒸汽发生器，实际上一半以上都是在两相流状态下操作的。但是目前研究有关两相流诱发振动的资料仍然较少。持续的振动，由于疲劳与磨损将导致管子的破坏。根据两相流诱发振动的机理与有关文献中的实验数据，笔者推荐的振动分析方法可用来预测稀醋酸酐冷凝器的振动。     

管壳式换热器的振动特性分析及模态试验

针对某一型号管壳式换热器管程入口和出口处容易损坏的问题,采用有限元模态分析和试验模态分析相结合的方法,对其动态特性进行了分析。研究结果表明其固有频率在180Hz以上,避开了流体诱导振动产生的激振频率,但需加强其管程入口和出口处的刚度和壳体螺栓连接部位的连接强度。有限元模态分析方法可为其他类型管壳式换热器的动态特性快速评价和可靠性优化设计提供参考。     

Heat transfer and resistance characteristics of conical spiral tube bundle based on field synergy principle

Conical spiral tube bundle are universally used in heat transfer enhancement in heat exchangers.The heat transfer and resistance of the tube bundle are affected greatly by the conical structure,so the ...     

一种新型纵向流管壳式换热器管束支承结构

分析了纵流管壳式换热器的壳程管束支承的常见结构型式，通过对各种支承结构对壳程流体流动、传热和抗振等性能影响的定性比较，提出一种新型的支承结构型式，该结构不仅具有以往结构所具有的降低壳程流动阻力、节能和不易结垢等特点，而且还具有单位面积上布管数多、结构紧凑和传热效率高等优点。