连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场数值研究

针对单弓形折流板换热器壳程压降大、连续型螺旋折流板换热器安装制造成本高的缺点,提出一种连续拼接型螺旋折流板换热器。基于流体力学基本原理与周期性充分发展模型理论,对连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场进行数值模拟,研究表明：雷诺数在2000~10000范围内,当螺旋角为70°时换热器的综合换热性能最好,且是同尺寸单弓形折流板换热器的15~21倍;利用多元线性回归方法推导出了连续拼接型螺旋折流板换热器壳程对流换热系数与压降的准则数关系式。     

折流板位置对换热器性能的影响

采用FLUENT数值模拟方法,研究了简化模型下弓形折流板和螺旋折流板换热器,对应于不同间距/螺距时,流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响,进而研究非等距换热器.结果表明,两种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随壳程流量的增加而增大,而螺旋折流板结构单位压降下换热系数大于弓形折流板,并且其性能受折流板螺距变化的影响较小,体现了螺旋折流板结构的优越性.为进一步研究非等距型换热器提供了依据.     

不同螺旋角度螺旋折流板换热器传热性能与压降的研究

本文对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降特性的对比，同时通过实验方法对8°、12°、18°、25°、30°、40°螺旋角无搭接的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和压降特性的研究，得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热，螺旋折流板换热器的压降比弓形折流板换热器的压降小。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热性能及压降的研究

本文对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的阻力的对比,同时通过实验方法对25°、40°螺旋角的螺旋折流板和弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程阻力的研究,得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,螺旋折流板换热器的壳程阻力比弓形折流板换热器的壳程阻力小。     

双壳程管壳式换热器的传热和阻力特性

针对弓形折流板管壳式换热器流动死区大,压降高的不足,提出外螺旋折流板内斜百叶折流板的双壳程管壳式换热器结构,外螺旋角为15°～40°,内斜百叶折流板倾角为45°。通过三维数值模拟,研究其传热和阻力特性,获得其局部流场,并与传统弓形折流板换热器进行了对比,同时分析了外壳程螺旋折流板不同倾角对其性能的影响。结果表明:双壳程管壳式换热器的壳侧流场分布均匀,流动死区减小,综合性能高于相同壳径和管束布置的弓形折流板管壳式换热器,外螺旋角为30°时,单位压降下的传热系数平均提高了24. 4%。当外螺旋角为20°时,该换热器具有最好的综合性能。     

核电厂汽轮机滑油冷却器新结构性能研究

为了克服传统弓形折流板管壳式滑油冷却器的固有缺点,提出了双层连续螺旋折流板管壳式滑油冷却器.采用Realizable k-ε湍流模型结合标准壁面函数的方法,对比分析了弓形折流板管壳式以及单、双层连续螺旋折流板管壳式滑油冷却器的壳侧流线分布及传热和阻力性能.结果表明:与弓形折流板相比,连续螺旋折流板壳侧不存在流动死区,壳侧传热系数有所增大,压降有所降低,综合性能显著提高;双层连续螺旋折流板的壳侧传热系数介于弓形折流板和单层连续螺旋折流板之间,压降最低,综合性能与单层连续螺旋折流板相当.     

三分螺旋折流板换热器壳侧传热特性试验

对倾斜角为20°、24°、28°、32°单头和32°双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和作为对照的弓形折流板换热器的水-水传热和压降性能进行了测试;得到了总体传热系数K、壳侧换热系数ho、壳侧压降Δpo等参数和ho/Δpo综合性能指标随壳侧流量的变化曲线。试验结果表明倾斜角20°方案的性能指标均好于其他方案,且其壳侧换热系数和单位压降的壳侧换热系数综合性能指标比弓形折流板换热器方案平均分别高出25%和100%以上。     

水-油连续螺旋折流板换热器热力性能研究

利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方法,针对连续螺旋折流板换热器建立物理模型和数学模型,在管侧介质为水和壳侧介质为原油条件下,研究不同原油流量及螺旋角对螺旋折流板换热器内部流场、换热性能及阻力性能的影响,并拟合了水油换热时螺旋折流板换热器的Nu、f与Re的关联式。结果表明：22°螺旋角的螺旋折流板换热器与其它较小螺旋角换热器对比,壳侧压降和换热系数逐渐减小,综合换热性能最佳。通过对壳侧原油为层流状态下的阻力系数和对流换热系数关系式进行拟合,更好地指导水-油连续螺旋折流板换热器的热力设计。     

螺旋折流板换热器的制造技术研究

螺旋折流板换热器是一种新型高效换热器,具有壳程流动阻力小,换热效率高,抑振和防垢性能好等优点,已经引起了越来越多研究者的关注.介绍了非连续螺旋折流板换热器和连续螺旋折流板换热器的制造技术,可以更好地促进螺旋折流板换热器的研究.     

不同螺旋角螺旋折流板换热器传热性能对比实验

对螺旋角为8°、12°、18°、30°、40°的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和压力降测试,得到了相应结构下的总传热系数和压力降。然后通过对试验数据的整理分析,并进行曲线回归,得到了不同螺旋角的螺旋折流板换热器换热系数和压降经验计算公式。研究表明,实验条件下,30°螺旋角的螺旋折流板换热器的单位压降传热系数要优于8°、12°、18°、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的传热系数。     

折流板换热器壳程流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点,提出了壳程流场的改进方案,通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度上还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

基于最大流速比的连续螺旋折流板管壳式换热器热力设计

管壳式换热器在石油、化工、中央空冷系统等工业领域中运用极为普遍,近年来的研究提出一种换热效果更好的新型连续螺旋折流板管壳式换热器。换热器的热力设计环节直接影响换热器的实际使用,然而由于可能涉及商业机密,公开文献中对于该新型换热器的热力设计环节研究较少。在传统弓形折流板设计过程的基础上,通过将连续螺旋折流板管壳式换热器与弓形折流板换热器经验关联式进行对比,提出一种新的基于最大流速比的连续螺旋折流板管壳式换热器热力设计方法;并通过对压缩机油冷器与中央空调系统干式蒸发器两个设计实例的测试验证了该设计方法的可靠性。该设计方法能够简化连续螺旋折流板管壳式换热器的设计流程,并为工业实际设计提供参考。     

管壳式换热器壳侧强化传热与管束支撑方式的研究进展

从管壳式换热器壳侧管束支撑方式和强化传热的角度,综述了从弓形折流板换热器、折流杆式换热器到螺旋折流板式换热器的研究进展,特别介绍了一种适合正三角形布管的三分螺旋折流板换热器的新型结构,并指出非连续折流板螺旋换热器中相邻折流板形成的三角区的泄漏是方向指向上游的有益流动,而目前常用的螺旋折流板轴向搭接方案则开启了一条指向下游的旁通捷径,将影响绕行主流正常流动和传热。     

螺旋折流板换热器的研究与进展

本文介绍了螺旋折流板换热器的几何形状和流动原理,对其传热及压力降的研究现状进行了总结,与弓形折流板换热器相比,螺旋折流板换热器的最大优点降低阻力,增加传热系数。未来的研究重点是流动换热机理以及影响流动换热机理的因素。     

一种新型换热器流动特性的实验研究

螺旋折流板换热器是将折流板布置成与管束有某个倾斜角度 ,流体在壳程沿着螺旋折流板呈螺旋状流动的一种新型换热器。在对几个影响螺旋折流板换热器流动特性的因素进行了实验研究后 ,本文对实验结果进行了论述和分析。     

三分椭圆螺旋折流板换热器

螺旋折流板换热器是以很小的压降实现强化传热的新型换热设备,但已有的1/4椭圆螺旋折流板方案不适合用于占管壳式换热器绝大多数的正三角形排列布管方案.文中介绍一种新型螺旋折流板换热器,由每层3块三分椭圆折流板首尾相接而形成壳侧螺旋通道,每块折流板的边都位于管束的自然间隔中.由于每块折流板的基准边与椭圆之长轴重合或平行,并与正三角形排列布管的各管孔的一条中心连线平行;另一条边也与另一方向的管孔中心连线平行,因而其管孔的定位划线和制造容易实现.     

半圆柱空间异形孔板换热器热工水力性能的数值模拟

为研究半圆柱空间异形孔板换热器的流动与传热特性,建立换热器简化物理模型,运用ANSYS软件建立CFD模型进行数值模拟,分析了开孔形状与板间距的影响,并对比了半圆柱空间异形孔板换热器与弓形板换热器的联系与区别。研究结果表明：半圆柱异形孔板换热器壳侧流体呈纵向流动,壳侧流体通过孔隙形成射流冲刷管壁,具有强化传热作用;板间距一定,开孔面积相近时,开孔形状对壳侧压降的影响较小,对换热性能的影响稍大;板间距越小壳侧换热系数越高但其综合性能指标越小;圆头三角孔板换热器在板间距30 mm时的壳侧换热系数比40及50 mm方案分别高5.62%,10.06%,综合性能指标低1.44%,2.07%;异形孔板换热器的综合性能指标比弓形折流板换热器平均约高27.89%。     

泄流槽式螺旋折流板换热器传热系数与压降实验研究

以螺旋角25°为例,研究了泄流槽式螺旋折流板换热器传热系数与压降的变化,并给出了泄流槽螺式旋折流板换热器的传热系数与压降相关的计算公式。该结果可为系统仿真和泄流槽式螺旋折流板换热器的设计计算提供借鉴。     

螺旋折流板换热器在发电厂应用的可行性

性能试验和数值模拟计算都表明,三分周向重叠螺旋折流板换热器是一种适合正三角形布管的自然分隔、可抑制逆向泄漏、零件较少、且其壳侧换热系数和单位压降的壳侧换热系数指标较高的结构型式。不仅可应用于发电厂的油冷却器、闭式冷却器等单相流体传热场合,而且可利用倾斜折流板的疏液和螺旋通道中离心力分离汽液作用来强化立式给水加热器的壳侧传热,为推广应用可以节省占地面积且维修方便的立式给水加热器开拓了新思路。     

不同折流板换热器的传热与流阻性能对比

以柴油(水)为工质,在流量范围为4m^3／h≤W0≤19m^3／h内,用两种不同壳体结构的折流板换热器进行对比试验。研究得到了两种换热器的壳侧传热膜系数和流动阻力随流量变化的关系曲线。研究结果表明：在该试验条件下,螺旋折流板换热器的壳侧传热膜系数比弓型折流板换热器高33％-136％,具有较好的强化传热效果,而壳侧流动阻力则比弓型折流板换热器低15％-35％。螺旋折流板换热器具有较好的传热与流阻特性,用于石油、化工等领域具有广阔的前景。