开槽螺旋翅片管换热器传热与流阻性能研究

开槽螺旋翅片管换热器是在连续螺旋翅片管的翅片上均匀开许多小口 ,与普通的连续螺旋翅片相比 ,其传热面积有所增加 ,间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流 ,可强化传热效果。将开槽螺旋翅片管换热器的传热和流动性能的试验研究与普通连续螺旋翅片管换热器的传热和流动性能进行比较 ,结果表明 ,开槽螺旋翅片管换热器具有更好的强化传热效果 ,在实验范围内 (Re =30 0 0～ 15 0 0 0 ) ,开槽螺旋翅片管换热器的传热系数是普通连续螺旋翅片管换热器的 1 2～ 1 4倍 ,而流阻增加不多。     

裂齿矩形翅片板翅式换热器优化设计的分析

对裂齿矩形翅片板翅式换热器中的裂齿矩形翅片的传热效率作了分析,并以单位质量材耗的换热能力最大为目标函数,分析研究了在不同雷诺数(Re)的操作条件下裂齿矩形翅片间角度、翅片厚、长度、宽度及极厚之间的关系。结果表明:在气体换热的场合下,当Re在某一范围时翅片可有效地起到强化传热的作用。当板厚为5mm,翅片厚为3mm,翅片间夹角为45°～70°,Re为2×10~3～8×10~3,最佳翅片纵向间距与翅片长度和翅片厚度乘积的平方根的比为1.5～2.5,最佳翅片尺寸系数为3～5时,传热强化效果较好。     

斜针翅管套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-柴油换热为对象,对直针翅管和斜针翅管套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。采用Fluent软件模拟了柴油在直针翅管和斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,在相同流动条件下,直针翅管与光管套管换热器的总传热系数K的比值模拟值与实验值吻合较好。同时分析了斜针翅管纵向流流动特性,压降低于直针翅管换热器,强化传热为光管的1.5～2倍,并设计应用于炼油换热器中。     

基于CFD的圆肋翅片管结构优化

应用数值模拟的方法对不同翅片角度、不同翅片间距的伞形翅片管通道的流动与换热特性进行了研究,以正方形布管时4根管所包围区域为单元流道进行计算。结果表明。在文中尺寸条件下,壳侧流体的换热性能随伞形翅片角度α的增加而增大,其中α=120°时的换热性能在几种伞形翅片管中最优,阻力损失相对较小;α=120°时,不同翅片间距的伞形翅片管中,翅片间距为16 mm的伞形翅片管的换热性能因子j较翅片间距为8 mm的伞形翅片管提高12.3%,阻力特性因子f较翅片间距为8 mm的伞形翅片管增大27.8%。对不同角度以及不同翅片间距的伞形翅片管通道换热与流动阻力特性的研究,对优化现有翅片管的结构、提高换热性能具有重要意义,并对管型选取提供依据。     

翅片管列管式换热器传热性能的研究

通过实验证明,用翅片管列管式换热器代替光管列管式换热器是可行的,而且具有明显的优越性。不仅强化了传热,减小了设备体积和重量,而且压力降还有显著降低。这一实验成果,开辟了翅片管用于列管式换热器的新领域。     

斜针翅纵向流管束研究及混合管束设计应用

分析斜针翅管束纵向流流动特性 ,建立了斜针翅管束流动的流体力学及传热强化理论模型 ,并对不同规格斜针翅管进行试验研究和比较 ,可节省材料 1 /3,压降仅为光管折流板换热器的 1 /2 0 ,强化传热为光管 2～ 3倍 ,并设计应用于炼油换热器中。     

变截面管换热器传热与阻力性能

对两种不同节距的变载面管进行了管内和管束的传热与流体阻力试验,并与光管及光管换热器进行了比较。结果表明,变截面管是一种能强化管内、管外传热的双面强化管,且其变截面部分能互相支承形成壳程的扰流元件,替代了管束的折流装置,使换热器整体结构紧凑,壳程的传热进一步强化,但管程的流体阻力比光管稍有增加。     

组合式及多壳程管壳式换热器

技术简介：空心环管壳式换热器是由华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术,主要用于硫酸、石化及空压机制造行业。该换热器是一种采用空心环支撑双面强化传热管（缩放管、双面整体形翅片管等）管束的强化传热型管壳式换热器,其特点是流体阻力低,传热性能好,特别适用于大流量、低压降的气—气或气～液换热。与传统的单弓折流板管壳式换热器相比,在同等条件下,总传热系数可提高80％～100％,换热面积可减少35％~40％,压降可降低30％~40％。     

波节管管内换热与阻力特性的实验研究

为使波节管换热器在石化企业推广应用 ,利用实际型实验装置对 4种不同几何尺寸波节管的换热和阻力特性进行了实验研究。结果表明 ,波节的存在增加了对流体流动的扰动 ,提高了波节管的换热能力 ;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加。在低雷诺数下 ,波节管的换热系数与阻力性能比明显好于光管 ;在高雷诺数下 ,两者的换热系数与阻力性能比非常接近。在低雷诺数 (Re <30 0 0 )和高雷诺数 (Re >70 0 0 )时 ,波节管的换热与阻力综合性能比较理想     

浅析折流杆——螺旋槽管换热器

折流杆－螺旋槽管换热器是一种新型高效换热设备，与普通的弓形极－光管换热器相比，它不仅能够强化管内外传热，提高热热器的传热效率，而且具有防振性能强，流动阻力小，不易结垢后许多优点。     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。     

油介质作用下旋流管式换热器强化传热试验

以单相机油为介质 ,固定水的流速及两侧的进口温度不变 ,通过改变机油的流速来测定不同工况时油的出口温度的方法对光滑管、W形及勺形旋流管式三种换热器的传热及流动阻力性能的影响进行了试验研究 ,得到换热器的传热准则关联式和压降随流速变化的流阻关联式 ,为以油为加热和冷却介质的换热器的设计及改造提供了理论依据。由试验结果知 ,W形及勺形旋流管式换热器的传热性能明显优于光滑管式换热器 ,低流速时又以W形旋流管式换热器为最优。如果以油为工作介质 ,宜采用W形旋流管式换热器。旋流管式换热器是高效换热和节能的新技术产品 ,可广泛用于石油化工、动力、车辆等工业生产领域。     

几种换热管在电场强化对流实验中传热性能比较

对水平光管、横纹管、螺旋槽管、花瓣管在电场强化（EHD）单管试验中进行对流传热实验,蒸汽走管程,空气走壳程。实验结果表明：在相同的雷诺数下,施加电场后,传热膜系数和阻力系数都有一定的提高,其中花瓣管的强化效率指标最大,达到1．98,在电压为30kV时,花瓣管外电场强化作用最明显,强化系数达2．76。     

几种强化传热管的流阻和传热性能

对螺旋槽管、横纹管和 2种不同结构尺寸的缩放管进行了流阻和传热性能实验研究 ,得到了这 4种强化管的流阻和传热系数 ,并与光滑管进行了对比。通过综合评价 ,在实验范围内 ,其综合性能按优劣依次为螺旋槽管、横纹管、缩放管 1、缩放管 2。     

杆式支撑换热器传热与流阻性能的实验研究

为研究杆式支撑换热器的传热和流阻性能,设计制造了壳程为空气、管程为水蒸气且可变结构参数的流体流动和传热性能热模实验装置。分别在单排、双排管间布杆,不同折流栅间距,以及层流状态(Re≤2300)、湍流状态(Re>2300)下测量了多组实验数据。应用多元线性回归分析将实验数据做回归处理,得出不同状态下传热准数和流动阻力准数关系式,为换热器的工程设计提供了理论依据。     

套管式折流杆管束换热器壳侧传热与流阻性能

针对普通套管式换热器的不足 ,设计了套管式折流杆管束换热器壳程内部结构。对不同内部支承结构与管束组合的套管式管束换热器壳侧进行了传热与流阻性能实验研究 ,得到了 3种换热器壳侧对流传热系数及压降随流量变化的关系曲线。实验结果表明 ,套管式折流杆螺旋槽管束换热器壳侧具有较好的传热与流阻性能。     

不同螺旋折流板换热器壳侧流动的数值研究

采用数值模拟方法,运用大型CFD分析软件Fluent,研究了1/4椭圆螺旋折流板换热器、1/3扇形螺旋折流板换热器以及常见的1/4扇形螺旋折流板换热器壳程流体的流动特点,并与传统的弓形折流板换热器进行对比。采用Gambit软件建立模型和划分网格,采用分离变量法隐式求解,压力和速度耦合采用Simple算法。结果认为,螺旋折流板换热器的传热及阻力性能低于弓形折流板换热器,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热性能及压力损失最小,其次是1/4扇形螺旋折流板换热器,1/3扇形螺旋折流板换热器的壳程传热及阻力性能最高。     

壳程轴流型换热器的优化研究

提出了壳程轴流型换热器的优化目标函数,分析了最优化条件的存在性,并对三种矩形排列的光滑管、缩放管以及花瓣管的优化程度进行了传热性能的研究,与所得实验结果进行了对比,两者结论一致。研究表明：对于相同排列的三种管子,花瓣管的目标函数最小,缩放管次之,光滑管最差;对于同一种管子,22mm×28mm排列最优,22mm×26mm排列次之,22m×m24mm排列最差.     

勺形凹槽螺旋槽管强化传热研究

对5根不同结构参数的铜制勺形螺旋槽管进行了实验研究,结果表明,勺形螺旋槽管用于管内无相变传热时,在紊流状态下,管内传热系数是光滑管的1.4～3.5倍,管内流阻是光滑管的2.1～5.0倍。提出了具有较高精度用于勺形螺旋槽管的传热系数及摩擦因数的实验关联式,为换热器的设计及改造提供了科学依据。     

LNG工厂换热技术的研究进展

对比分析适用于多股流传热的缠绕管式换热器（SWHE）和板翅式换热器（PFHE）的应用效果,指出PFHE具有结构相对紧凑、传热效率较高等特点,但其在可靠性、抗热冲击负荷、浮式LNG的适应性等方面表现较差,国际上存在着PFHE大型化和SWHE小型化的趋势。介绍了新型核状沸腾强化管（GEWA PB）和冷凝强化管（GEWA KS）的应用,论述了采用海水一次通过的直接冷却法的优点：可靠性高、易维护、电耗低、生产稳定性好、安全性高;从全寿命周期的经济性和可靠性角度指出选择钛材作为主制冷剂冷凝器和压缩机级间冷却器具有明显的优势。还介绍了实际混合物制冷剂的冷凝过程及Hammerfest LNG工厂基于实际冷凝过程和机械可靠性对使用的螺旋折流板换热器进行结构改进的措施。最后建议,中国在LNG工厂的换热技术上应着手以下几个方面的研究工作：①开展基于SWHE、处理规模为10⁶ m³/d LNG装置MCHE的研究;②开展基于实际工质下高效冷凝管和蒸发管的传热与流动研究;③系统研究直接冷却法和间接冷却法对LNG装置的影响,加大整个装置范围内材料及设备对海水的适应性研究;④加大钛高效管的研究,结合壳程纵向流动的研究和高效传热元件的利用,开发出具有良好热力性能和机械可靠性的实际混合物制冷剂冷凝器。