不同封头结构对板翅式换热器换热性能的影响

研究了不同封头结构对换热器换热性能参数的影响情况,计算了雷诺数及封头结构不同时换热器的传热系数K、摩擦因数f和(火用)效率ηe,结果表明,采用孔板型封头可提高传热系数,改善换热效果,进、出口阻力的增加幅度在工业允许范围内.进一步的热力过程分析发现,在实验雷诺数范围内,错排孔板型封头的(火用)效率提高了近3%.     

板翅式热交换器研究进展

板翅式热交换器具有结构紧凑、高效的特点,近年来应用领域得到不断地扩展。综述了单相流和两相流板翅式热交换器入口封头、分布器以及流道的物流分配,翅片的传热和流动特性及表面特性,新型翅片、多股流板翅式热交换器的多目标优化设计,铝合金钎焊用钎料等方面的发展和研究进展情况。指出将CFD数值模拟、实验研究、理论分析3种方法有机结合是研究板翅式热交换器的有效手段,板翅式热交换器应用领域拓展,物流分配,新型翅片开发,钎焊技术,新材料、新工艺的应用,多相流、多股流板翅式热交换器的优化设计以及工艺计算软件的开发等将是今后的研究发展方向。     

气相加氢分配器的技术开发

依据气相加氢工艺的相关特点,设计了气相加氢分配器,主体为管式结构,结构简单,安装方便。主要通过侧隙出口和底板出口实现气相物流的均匀分布,流体流动稳定,阻力较小。在600 mm固定床冷模试验装置中,通过冷模试验测试了单个分配器结构参数(底板开孔结构和开孔尺寸)对分布效果的影响,优选出结构参数相对合理的气相加氢分配器,得到分配器的局部阻力系数,同时应用计算流体力学模拟软件CFX12.0对分配器进行了数值模拟,并在1 600 mm冷模试验装置中,考察了分配器组合分布特性。结果表明:用于气相物流场合时,通过采用合理的分配器结构参数,气体分布均匀,流动阻力较小,多分配器匹配较好,整体分配性能较好。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小     

汞对天然气处理装置中冷箱的影响

天然气处理装置中冷箱（板翅式换热器）的主体材质是铝,天然气中所含汞会对其产生破坏作用。汞对铝的破坏形式有融合、汞合金腐蚀、液态金属脆化等。为尽量避免汞对铝制板翅式换热器的潜在破坏,研究了汞对板翅式换热器的板束体、封头、接管、法兰的不同影响,建议在可能有汞存在的装置中设置脱汞塔,并在设备制造中采取相应措施。     

大型LNG换热器结构设计及换热性能模拟

板翅式换热器目前广泛应用于中小型天然气液化工厂,当其应用于大型天然气液化领域时,由于需要多个冷箱及板翅式换热器并联进行作业,由此带来的流体均布问题较难解决,进而导致换热性能显著下降,这一因素制约了板翅式换热器的大型化应用进程。对现有板翅式换热器结构进行了优化设计,开发出一种新型板翅式换热器换热结构,并对其换热性能进行模拟计算,结果表明,新型板翅式换热器在天然气处理规模较大时,具有较好的换热性能,该研究结果可为大型板翅式换热器结构设计提供参考。     

实验用换热器结构的改进

介绍一种改进的实验用换热器。该换热器可用于研究管外侧对流、冷凝和沸腾传热，也可用于研究换热器壳程的流动阻力。其内部构件可以更换，以方便研究多种结构参数对换热器传热性能和流动阻力的影响。     

平封头双开孔接管结构有限元应力分析

平封头开孔接管区结构不连续,应力分布复杂,导致局部应力集中。利用有限元软件ANSYS,采用线弹性分析方法和极限载荷分析方法对平封头双开孔接管结构进行计算分析,将接管轴向拉力、轴向推力分别与内压耦合,得到了平封头双开孔接管结构应力分布及变化规律。计算分析结果表明,接管轴向拉力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变大,应力集中程度提高,降低了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力;接管轴向推力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变小,提高了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力。     

板翅式换热器新技术及应用

介绍了作者近年来在板翅式换热器研究与开发方面所做的工作 :1为提高铝板翅式换热器翅片和隔板表面的耐蚀性和亲水性 ,开发了一种表面处理技术。2开发的板翅式换热器快速创型系统 ,具有优化设计、参数化绘图和快速报价等功能 ,能降低产品成本 ,提高设计效率十几倍。 3通过应用先进制造工艺和引进新材料开发了一系列具有抗强腐蚀、抗结垢、耐高温和耐高压能力的板翅式换热器系列新产品。 4应用大型有限元分析系统对高压板翅式换热器的结构特性进行了初步分析 ,得出了一些提高产品可靠性的设计准则。     

板翅式换热器有限元计算及分析

板翅式换热器构造复杂,在强度计算方面缺乏精确的公式计算方法。本文采用ANSYS有限元方法建立了板翅式换热器有限元模型,并通过该模型计算分析设计压力和爆破试验压力下换热器应力分布状况。其计算结果对板翅式换热器的使用有着指导作用。     

混沌流翅片防结垢研究

针对板翅式换热器存在的结垢问题,采用新型混沌翅片来改变流道内的流动状态,利用数值计算的方法获得混沌翅片形成流道的RTD(Residence Time Distribution)曲线,直观地测定了流道死区、活塞流及全混流各部分所占的体积分数,得出了Pe数并分析了其对结垢的影响。结果表明,随着周期的增加,混沌翅片流道内的死区体积减少,活塞流体积增加,Pe数也增大,有利于流道抗结垢。通过对比,证实了混沌翅片在板翅式换热器防结垢中的工程实用价值。     

铝板翅式换热器翅片表面性能的试验研究

目前,国内进行板翅式换热器设计时,直接采用日本神户钢铁公司的翅片表面性能曲线势必会导致板翅式换热器热力设计有较大的误差。为此,设计并搭建了一台翅式换热器翅片表面性能试验装置,对锯齿形、波纹形、百叶窗形3种常见的铝翅片表面进行了冷态和热态试验研究,测定翅片表面传热性能和摩阻损失曲线,得到了雷诺数Re与传热因子j、摩擦因子f的关系。试验结果表明,国产翅片的摩擦阻力与国外接近,甚至低于国外,而传热性能大约低10%;在Re>4000时,随着雷诺数的继续增大,国产翅片传热性能降低较快,这说明国产翅片的加工工艺、制造精度和材料冶金工艺等虽已接近国外先进水平,但还有待进一步改进。     

板翅式换热器翅片表面性能的三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对板翅式换热器单通道流场进行了数值模拟。得出不同结构参数和操作参数下3种常见翅片的表面性能曲线,并分析了平直翅片的翅片高度和翅片间距、锯齿翅片的切开长度、波纹翅片的波幅与波距对翅片表面流动与传热性能影响。所得结论可为板翅式换热器的设计和优化提供有益的参考。     

气-气波纹板换热器强化传热研究

根据气体在低流阻板式换热器内的动力特性 ,提出了减少流阻强化传热的新结构。开发了一种置于板间的扰流元件 ,用来强化传热及改善流体在板间的动力特性 ,对其进行实验研究 ,得到相应的传热及流阻表达式。只要操作 Re选择合理 ,使用螺旋型扰流件就能够取得减少流阻 ,强化传热的新效果。它进一步拓宽了板式换热器在大流量气 -气换热方面的应用。     

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本文把套管换热器的基本原理用于三股流板翅式换热器的传热计算,并作了改进,提出了三股流板翅式换热器的简单而实用的传热计算方法。和其他方法比较表明,本法简单实用,有较高的精确度,完全能满足工程设计的需要。     

圆弧形凸台板式热交换器传热及流阻性能数值分析

采用计算流体动力学模拟方法,对板式热交换器圆弧形凸台板片进行数值模拟,并将烟气出口温度模拟结果与相关文献中的试验数据进行比对分析,验证了数值模拟的准确性。运用Fluent软件,对圆弧形凸台板片烟气侧传热和流阻性能进行数值模拟分析。不同凸台倾角时流道内温度场和压力场的分布情况表明,随着凸台倾角的减小,热交换器传热效果变好,但流动阻力变大。凸台间距减小及凸台高度增大时,热交换器传热及流阻性能变化情况具有同样规律。拟合了热交换器传热和流阻性能变化曲线,归纳了各几何参数对热交换器传热和流阻性能的影响规律,可为板片优化设计提供依据。     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

Increasing Efficiency of Shell-and-Tube Heat Exchanger Taking Account of Energy Consumption Reduction

Chemical and Petroleum Engineering - It is shown by computer modeling that installation of a perforated plate in the tube space of shell-and-tube heat exchanger before the tube grid enhances heat...     

新型螺旋折流板热交换器壳程传热性能数值模拟

通过Fluent数值模拟,比较了2种螺旋折流板热交换器的传热和流动性能,着重对比了不同流速下,新型螺旋折流板热交换器和传统螺旋折流板热交换器的性能参数及特征。结果发现,新型螺旋折流板热交换器的传热性能优于传统的螺旋折流板热交换器,在模拟范围内,随着流速的增加,传热优势最高可达10％,表现出较好的传热效果,但同时压降增大,需要引起注意。     

采用烧结Ni微纤多孔结构材料的微型换热器及其性能

采用烧结Ni微纤多孔结构材料(简称Ni微纤)制备了微型换热器,对其传热和流动性能进行了研究,考察了微型换热器结构对传热系数及流动阻力的影响。实验结果表明,填充Ni微纤能显著强化微型换热器的传热性能,比相同条件下空流道微型换热器的体积传热系数提高了2倍多;降低Ni微纤的孔隙率和减小流道深度可显著提高微型换热器的传热性能,但导致换热器的压降增加;采用导热系数高和厚度小的紫铜换热片有利于提高微型换热器的传热性能。Ni微纤孔隙率为95.1%、流道深度为0.3mm、换热紫铜片厚度为0.1mm、水的体积流量为14.6L/h时,微型换热器的体积传热系数高达40.0MW/(m3.K),面积传热系数可达20kW/(m2.K),压降约为0.2MPa。