杆式防冲结构对管壳式热交换器性能的影响

传统防冲结构--防冲板因其结构简单、适用性强等优点应用非常广泛,但是防冲板的引入也带来了热交换器壳程压降增高以及热交换器综合性能系数降低等问题,通过对防冲结构进行改进以提高热交换器综合性能,减少其能耗损失具有重要意义。采用美国HEI设计中提到的防冲杆作为防冲结构,通过建立相应的物理模型,分别对加装防冲板和防冲杆作为防冲结构的管壳式热交换器进行数值模拟,比较2种不同防冲结构对壳程流场的影响。研究结果表明,在所研究的进口流速范围内,管壳式热交换器防冲杆结构相比于防冲板结构,壳程平均传热系数仅降低0.9%,壳程压降平均降低20.48%,综合性能系数提升23.35%。     

折流板换热器的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程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,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。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,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

滦南热电厂首站板壳式热交换器设计

针对热电厂首站常用板壳式热交换器结构存在的问题,在滦南热电厂首站板壳式热交换器的结构设计中,壳程下部介质进入板束弧形板处增加了导流筒结构,板程出口处设置了带内衬套的波形膨胀节。导流筒结构提高了壳程下部介质进入板束弧形板处的密封性能,膨胀节结构的改变,解决了板束拆卸、维修以及清洗困难的问题。     

扭曲管热交换器壳程性能数值模拟及其计算公式拟合

基于数值模拟软件FLUENT,对扭曲管热交换器及壳程传热和流阻性能进行了分析研究,并与弓形折流板式热交换器进行了对比。计算结果表明,扭曲管热交换器充分利用了壳程空间,其性能优于弓形折流板热交换器。在相同的流速下,扭曲管热交换器的压降是弓形折流板热交换器的1/3~1/4,综合性能参数是弓形折流板热交换器的3倍左右。对扭曲管热交换器性能参数进行了公式拟合,可对相关研究及生产提供一定的参考。     

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。     

不同倾斜角度热交换器振动特性流固耦合模拟及试验研究

结合流固耦合基本理论,采用仿真模拟方法,在Workbench平台对不同倾斜角度热交换器壳程进行了流场分析与模态分析.在热交换器振动性能测试平台上进行试验,研究热交换器倾斜不同角度时壳程流体对换热管束振动特性的影响.试验结果与仿真模拟结果基本一致,验证了仿真模拟方法的正确性.试验结果与仿真模拟结果对比表明,热交换器水平安...     

螺旋折流板热交换器结构改进研究进展

主要从螺旋折流板热交换器结构研究以及基于热力学第二定律的研究2个方面综述了不连续螺旋折流板、连续螺旋折流板和组合螺旋折流板等具有不同折流板结构的管壳式热交换器的研究进展,并对螺旋折流板热交换器的应用前景进行展望。螺旋折流板热交换器分为连续螺旋折流板热交换器和不连续螺旋折流板热交换器。与弓形折流板热交换器相比,螺旋折流板热交换器优势明显,如传热性能好、不易结垢、抗振动及壳程压降小等。但是螺旋折流板制造加工难度较大,如何设计简单有效的制造方法是未来的研究重点。     

折流板换热器的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS—3 .5 .1程序的基础上, 采用多孔介质模型, 以及体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束; 用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对单弓形折流板换热器的壳程流场和温度场做了数值模拟。结果表明: (1) 采用换热器三维流动计算模型和k—ε湍流模型能较好地模拟折流板换热器内的流场分布; (2) 通过数值模拟可直观地了解换热器内的流动状态, 确定换热器的高、低速区和旋涡区。低速区和旋涡区换热效果差,管子易结垢, 而高速区换热效率高, 但管子易被冲蚀, 且阻力较大, 应予改进; (3) 换热器中间段的场协同性较好, 出入口处的场协同性较差, 应尽量减小其结构尺寸, 或采用导流筒式结构。     

内导流筒折流杆浮头式换热器冷凝效果研究

对内导流筒折流杆浮头式换热器中不同结构管束的冷凝传热试验研究表明 ,在适宜的气速下 ,折流杆换热器比折流板换热器壳程传热系数提高 1倍以上 ,压降降低 5 0 %左右 ,综合性能指标αo/Δps 提高 2倍以上 ,且气速愈高冷凝效果愈好 ,说明将GB 15 1所规定的内导流筒浮头式换热器的折流板管束改为折流杆管束是行之有效的。     

特殊双壳程结构的换热器制造工艺

采用折流板与纵向隔板、壳程筒体焊接密封的特殊结构双壳程换热器,其结构特点决定了换热管装配过程只能按折流板组装焊接位置逐根逐段穿管,为此在制造中对管束零部件的加工制造质量进行有效控制并合理编排管束各零部件的组装焊接工艺,保证了换热管装配的顺利及设备整体制造质量满足图纸技术要求。     

单弓形折流板开孔试验研究

对开孔和未开孔的单弓形折流板管束进行了传热与流阻性能对比试验。结果表明 ,弓形折流板合理开孔 ,有利于提高壳程传热效率和减小压降 ,壳程传热与流阻综合性能指标α Δp可提高5 0 %～ 6 4%。     

换热器板管间隙对流动与传热的影响研究

折流板换热器中,由板壳间隙引起的漏流和由板管间隙引起的漏流均不利于壳程侧的传热。为此,通过数值模拟,以GB151—1999推荐尺寸为基准,对管壳式折流板换热器壳程内板管间隙对压降、传热系数以及综合性能的影响进行了研究与分析。计算中采用标准κ-ε方程,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。分析结果表明,当换热器壳程流体流量较小,板管间隙在小于等于国家一级管束基准间隙时,可以取得较好的传热效果,但较小的间隙使得压降增大,综合性能指标较差;当换热器壳程流体流量较大时,可以在充分考虑制造安装精度的前提下,适当减小板管间隙,以取得较好的传热效果。     

螺旋折流板蜡油蒸汽发生器管板开裂的原因分析及改进措施

以蜡油蒸汽发生器泄漏为例,从设备管板的化学成份、加工制造因素、蒸汽发生器的结构因素等方面进行了分析并在换热器性能综合测试试验台上做了相关试验,通过对管板开裂原因进行的多方面分析,认为管板开裂并不是由管板材料因素和加工制造因素所引起的,主要是由于蒸汽发生器壳程采用了螺旋式折流板结构,使得发生的蒸汽流通路径受到严重阻碍,产生的过大的压力作用对管板造成了疲劳破坏,并简要的提出了改进措施。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。     

板壳式热交换器入口管箱流体分布数值模拟及结构优化

对某板束入口管箱采用天圆地方结构的板壳式热交换器板束入口管箱流体分布情况进行数值模拟,发现流体在天圆地方结构中流动时出现较大旋涡。为改善其流动状态,提出在天圆地方结构中增加导流板和增大进口接管尺寸2种优化方法,并对优化改进后的天圆地方结构进行数值模拟。模拟计算结果表明,在天圆地方结构内部增加导流板或增大进口接管尺寸,都能较好地改善流体在天圆地方结构中的流动状态,减小旋涡尺寸,降低压力损失。     

FCC装置旋风分离器改进翼阀的防磨性能流场分析

针对FCC装置旋风分离器翼阀由于漏风导致阀板冲蚀磨损的问题,设计了三种结构的翼阀,分别是:阀口加导流片(A型)、阀板外凸(B型)和阀板内凹(C型)。采用计算流体力学方法对三种结构翼阀周围的气相流场进行了数值模拟,并基于流场分布分析了催化剂颗粒对翼阀阀板的冲蚀磨损特点。计算结果表明:对于A型翼阀,导流片的导流作用可以防止气流夹带催化剂颗粒对阀板形成30°～40°冲击角;B型翼阀由于外凸阀板结构,在阀板表面形成一个气垫,会减弱催化剂颗粒对阀板的直接冲击;C型翼阀由于内凹阀板结构,阀板内表面易受气流的直接冲击,加剧了催化剂颗粒对阀板的冲蚀磨损。研究结果综合表明,A型和B型翼阀结构具有抑制颗粒冲蚀磨损的功能。     

分离式双管板热交换器的设计及制造要点

管壳式热交换器管箱侧多为单管板结构,管板两侧分别与管、壳程介质接触,一旦管板与换热管接头连接失效,则管、壳程介质会发生窜漏.双管板热交换器因其在内、外管板之间设置了隔离腔,可有效解决这类问题.文章以工程设计为实例,从双管板的应用场合,分离式双管板的结构设计,内、外管板厚度的计算,确定隔离腔长度需考虑的因素,以及制造中管...     

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。除出、入口外,换热器的场协同效果较好。     

高效纵向流折流板换热器

综合分析了弓形折流板换热器、折流杆换热器的优点和不足之处,在试验的基础上,提出了纵向流折流板换热器。该类型换热器既具有折流杆换热器壳程压降低、换热效率高、抗振性能好、抗结垢性能强等优点,又具有弓形折流板换热器适应性强、工作可靠、制造与组装简易等优点,是一种新型纵向流折流板结构的高效能量转换设备。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。