基于FLUENT的管壳换热器壳程流场数值模拟与分析

通过简化管壳式换热器模型,采用非结构网格划分,选用κ-ε湍流模型,应用CFD软件FLUENT对壳程流体流动和传热过程进行了数值模拟,得到了不同折流板间距情况下壳程流体温度场、压力场以及速度场的分布情况。分析了折流板间距对壳程流体流场分布、换热器传热速率以及压力损失的影响,并得出了进口流速与传热量和压力损失之间的关系。模拟结果与理论研究结果相符合,对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。     

基于CFD技术的折流杆换热器的性能分析

折流杆换热器是为了避免管束振动而开发的一种新型管束支撑换热器,近年来在国内外得到了广泛应用。但限于换热器结构的复杂性,其壳程流体的流动和换热细节信息还不甚清楚。为了进一步掌握折流杆对壳程流体的强化传热机理,基于CFD技术研究了折流杆换热器壳程流体流动和传热性能,为折流杆换热器的结构优化提供了理论依据。     

流体诱发换热器管束弹性不稳定性的数值模拟

针对常规换热器频发的振动破坏现象,课题组基于动网格技术和双向流固耦合方法,建立了流体诱发管束振动的三维数值模型。采用数值模拟对实验难以获得的管束振动轨迹进行了补充;研究了管束发生流体弹性不稳定性时主振方向的变化;分析了管子位置的分布对振动的影响;探究了管束的排列方式和节径比对流体弹性不稳定性的影响。结果显示:流体弹性不稳定性先发生在曳力方向,后发生在升力方向;位于边缘的管子的振幅大于中间管子的振幅;在4种排列方式的管束中,发生流体弹性不稳定性从难到易依次为正方形、正三角形、转置正方形、转置正三角形;在一定的范围内,节径比越小,越易于发生流体弹性不稳定性。课题组对换热器管束在模拟方面的研究可对工程应用起到一定的指导作用。     

真实流场中管束排列方式对流体诱导振动影响的研究

针对工程应用中流体诱导换热器管束振动破坏的情况,搭建实验平台通过加速度传感器测得真实流场下管束的振动加速度响应,并在Workbench15. 0中采用双向流固耦合方法进行数值模拟。对比实验测得结果和数值模拟结果,分析不同排列方式和换热管数量的管束振动特性,发现正三角形排列比正方形排列管束更加稳定,更难发生流弹不稳定;外层横排管对其后第1排管束振动有促进作用,对其后第2排管束振动有抑制作用;沿着横流方向,后排管束振动受前排管抑制作用越来越大。对换热器的防振设计有一定的指导意义。     

流体诱导U形换热管束振动特性数值研究

针对流体诱导振动引起换热器失效问题,课题组在近真实流场下,对多跨、多管束、带间隙支撑的U形管换热器在受到横向流体冲击时的振动特性进行了研究。研究对象是根据GB/T 151—2014《热交换器》设计的3种不同管芯的U形管换热器,管束排列方式为正三角形,中间等间距分布2块圆形折流板。用数值模拟的方法研究了靠近流体冲击出入口管束的振动特性,不同管排数对中心管振动的影响,以及外排管束对内排管束振动的影响。结果表明:U形管换热器进出口处管束在流体横向冲刷作用下振动剧烈,其加速度振幅随流速的增加而增大;随着外层管排数量增加其对中心管振动的抑制作用越明显;外层管排对其相邻的内排管束振动有加强作用。研究可为研究U形换热管振动机理与防振设计提供参考。     

波纹节距对板壳式换热器壳程流动性能和阻力性能的影响

为了对板壳式换热器进行优化设计,课题组以某型号板壳式换热器的壳侧流道为研究对象,建立单流道物理模型,采用FLUENT软件对壳侧流体的流动性能和阻力性能进行模拟研究。模拟结果表明:随波纹节距的增大,流体流线由十字交叉流逐渐转为曲折流,流体平均流速和湍动能逐渐减小;波纹节距为3.9 mm时流动性能较好。随波纹节距的增大,压降逐渐减小。在同一波纹节距下,随着雷诺数的增大压降逐渐增大;波纹节距为15.9 mm时,阻力性能较好。减小节距可以得到较好的壳程流动性能;增大节距可以得到较好的壳程阻力性能。     

列管式换热器中管程介质流动均匀性数值模拟与优化

在双管程烟-水介质的列管式换热器中,针对烟气在管程中流量分布不均匀对换热效果的不利影响,利用FLUENT软件对管程结构进行模拟与优化。考虑折返通道高度h、两管程间距L、换热管列数r、管内径d和管节距S 5个主要特征尺寸对流动均匀性的影响,采用正交试验方法进行数值模拟试验。通过极差和方差分析,得出影响烟气流动均匀性的显著因素是d,其次是r和h,而不显著因素是L和S。在模拟参数范围内,得到管程结构的最优组合参数:h为60mm,L为20 mm,r为4,d为7 mm,S为11.6 mm[1.45(d+1)]。优化后的各管程中流动均匀性明显得到改善。     

渗出汁加热器断管分析及设计改造

某甜菜糖厂为合理利用低温热源，用煮糖汁汽加热渗出汁，取得显著的综合节能效果。该厂最初选用的渗出汁加热器，是糖厂原有的钢制列管换热器经局部改道而成。为缓冲壳程入口汁汽对加热管束冲击，将原换热器壳程加热蒸汽入口改为局部扩大的长方精形（见图2．3）。该换热器使用三个生产期，检修时发现，换热管束因受壳程煮糖汁汽中所含大量氨气、二氧化碳等不凝气体严重腐蚀而无法继续使用。为解决腐蚀问题，该厂又将渗出汁加热器的换热管和管板均换成不锈钢材料，换热管与管板采用焊接连接结构，其它结构不变。虽然腐蚀问题解决了，可投入运…     

多管程换热器的泄漏及其改进

多管程换热器以往都采用在管箱内设置分程隔板来实现分程，由于加工和装配误差以及隔板两侧明显的壁温差导致的膨胀不致，往往引泄漏。本文为些提出“分程隔板予以改进。     

基于ANSYS的换热器管板应力评定

针对换热器管板受力情况复杂,传统的理论方法难以计算其内部应力分布的现象。借助ANSYS有限元分析软件,以管程、壳程同时开的瞬间工况和正常操作的稳态工况为研究对象,考察其等效应力分布规律;并对其进行应力评定。结果表明:远离换热管和管板的连接区域,等效应力呈均匀分布,为薄膜应力;最大等效应力出现在换热管外表面和管板与壳体的连接处;温度变化明显的地方,热应力也相对较大;对7种工况进行应力评定,针对危险工况,进行改进,效果明显。研究结果对于管板的安全可靠运行提供一定的技术保障。     

管壳式换热器管束震动与防震措施

本文对管壳式换热器管束振动发生的主要原因进行了分析,提出了防止管束振动的具体措施,希望对理解、应用"流体诱发震动"计算有一定帮助。     

LQJ系列废气余热回收装置在定型机上的应用

LQJ定型机余热回收装置可以解决定型机废气排放过程中的余热回收,该回收装置利用螺旋管作换热器,废气走管程,所交换的新鲜风走壳程,而且管程内壁经过特殊防粘处理,便于系统的自动清洗。该装置具有不堵塞、换热效率不下降等功能。经过客户一年使用的情况来看,系统运行状况良好。     

泊松效应对甲醇合成塔管板应力影响的分析

应用有限元技术,建立全结构的甲醇合成塔管板有限元分析模型,综合考虑管、壳程压力及温度载荷的作用,讨论换热管泊松效应对管板应力强度及换热管轴向应力的影响.分析结果表明:在稳态操作工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响较小,而水压试验工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响则较大.对于管程或壳程压力较高的换热器,水压试验下管板应力强度评定和换热管轴向应力校核必须考虑换热管泊松效应的影响.     

加热室大法兰渗漏处理

我厂真空制盐装置的加热室下端筒体法兰,工作环境恶劣,密封面易受腐蚀,因渗漏失效,使用周期远低于铜材制造的管板和加热管,检修难度大。 一、设备特点 1、加热室为列管式固定管板换热器,壳程介质水蒸汽,管程介质NaCl结晶饱和溶液(见表1)。     

基于CFD的离子交换柱流阻特性分析与流体分布模拟

基于计算流体动力学数值模拟方法,以阴离子交换树脂(717)为内层析介质,对某一离子交换柱内的流体分布和流阻特性分别进行研究。为便于模拟,以流量3 m3/h,在交换柱内呈层流状态的水作为交换柱内的料液。在假设流体均布前提下,采用二维多孔介质模型对离子交换柱内树脂填料的流阻特性进行模拟,分析不同工况及结构对交换柱内流体压降的影响。以离子交换柱上封头分布器为研究对象,对层析柱内的流体分布情况进行模拟。针对模拟结果,改进分布器结构,一定程度上实现流体的均匀分配,为下一步系统搭建与仿真提供数据支持,为设计新型离子交换柱提供结构优化及工程放大提供理论依据和模型支持。     

多通道烘缸表面温度的数值模拟与研究

运用CFD软件对多通道烘缸的单通道进行二维数值模拟,得到单通道内流体的温度分布和通道表面的温度分布,并分析了多通道烘缸两种结构的优劣。同时,对比不同入口压力对多通道烘缸表面温度的影响,结果表明,在相同的操作条件下,提高蒸汽进口压力,不仅可以提高多通道烘缸的干燥效率,还可以进一步改善烘缸表面温度。     

管壳式换热器强化传热的数值模拟分析

阐述了换热器管程强化传热强化管和管内插入物两种结构及其性能特点 ,并用场协同原理和数值模拟方法分析了其强化传热机理。模拟分析的结果为 :光滑管内速度矢量与温度矢量两者之间的夹角接近 90° ,传热效果较差 ;在管内插入物情况下 ,两者之间的夹角小于 90° ,流场和温度场的协同性更好 ,从而实现了强化传热     

辊壳式流浆箱喷浆速度与压力的关系

利用计算流体动力学软件FLUENT对辊壳式流浆箱的流场进行数值模拟,分析了喷浆速度、沟槽辊转速与压力的关系,并优化了溢流室结构。模拟结果表明,辊壳式流浆箱的均衡室和溢流室压力不仅受到喷浆速度和沟槽辊转速的影响,而且还受到溢流室进口角度的影响,通过改变进口角度就可以得到理想的溢流室压力变化规律和压力范围。     

布浆器锥形总管理论设计及数值模拟分析

本文分析了方锥管布浆器锥形总管的理论设计计算公式,并根据不同的计算方法对布浆器总管结构进行改进。为了研究改进后布浆器总管内的流动特性,采用计算流体动力学方法,对布浆器总管和支管束内的流量分布进行分析,并和传统线性代替结构进行对比研究。结果表明:线性结构的布浆器内存在显著的不均匀性,沿总管方向有明显的压力梯度,导致支管束的质量流量分布不均匀。不论是布浆总管或者支管束中的流量分布,改进后的结构均匀性更好。     

基于CFD的梳棉机滤尘管道的分析及结构改进

采用三维不可压流体的K-epsilon湍流模型,基于计算流体动力学(CFD)方法,对梳棉机后上滤尘吸塑管道进行气流场分析。结果表明:原管道内存在一些湍流,增加了压力损失,造成除尘效率偏低。为此对该管道进行了结构改进设计,并做了进一步的数值模拟分析。经过对改进前后管道的CFD模拟结果的分析对比,总结出改进后的管道气流场分布更加合理。