多股流板翅式换热器的微分与优化数值研究

采用微分计算模型对多股流板翅式换热器的优化设计问题进行了研究,提供了一种有效的通道排列方法,并编制出了相应的计算程序.利用该程序,对不同初始长度和不同片厚的多种情况进行了计算.计算结果发现,换热器初始长度对最终的收敛长度没有影响,但片厚对计算结果的影响较大.通过一个数值计算实例验证了上述方法的可行性和有效性.     

换热器的风险检测技术研究

在API581的基础上,针对换热器的特点,对RBI的方法进行补充和改进。首先,从换热器的失效模式入手,明确换热器各零部件的失效原因及故障影响;其次,根据换热器的特殊工况和结构,补充针对换热器的损伤模块,如换热器管束的振动、内外壁损伤以及传热效率等对换热器的使用影响。然后,结合我国承压设备的特殊使用状况,用剩余寿命代替设计寿命作为计算失效概率的基准。最后,利用以上方法结合API581技术,对上海石化加氢裂化装置的26台换热器进行计算,确定其风险值,与DNVORBIT软件计算结果对比,验证了该方法的合理性和可行性。     

双开缝翅片空气侧换热和流动特性的数值模拟

利用数值耦合传热计算方法研究了四排管双开缝翅片管式换热器的传热特性和阻力特性,获得翅片附近空气的速度场和温度场,分析了开缝对翅片管换热器换热性能的影响。并针对翅片间距和开缝高度对翅片管换热性能的影响进行了数值模拟分析,得到了开缝高度和翅片间距针对换热系数的最佳组合。     

套管换热器多场耦合动态响应数值模拟

将管壳程流体与换热管相结合,阐述了套管换热器耦合界面物理量传递关系、多场耦合关键问题和计算流程,建立套管换热器多场耦合数值模型,该模型涉及多物理场计算、多界面耦合和多参数迭代收敛的数值模拟,同时研究了套管换热器多场耦合动态响应。数值模拟表明:界面载荷、位移、热量、温度、传热系数和湍流频率呈现周期性响应规律,界面流体载荷具有阻止换热管加速和减速运动的特征。     

催化糠醛抽提液液平衡组成计算程序开发

用润滑油糠醛精制抽出液对催化裂化回炼油进行抽提,当回炼油组成变化或对裂化产品的质量要求发生变化时,为了确定适宜的抽提操作条件并减少实验工作量,有必要对抽提过程进行热力学模拟,通过计算来预测液液平衡组成。确定了液液平衡组成计算方法,采用UNIFAC模型计算组分活度系数,并用VB语言编制了计算程序,应用牛顿-拉斐森方法解非线性方程组。该方法具有收敛速度快、精度高等优点。分别用文献中的数据验证了其中计算活度系数的子程序和整个计算程序的可靠性。子程序的计算相对偏差为0．04％,应用程序计算来预测文献体系液液平衡组成的最大绝对偏差不超过0．02,程序的计算性能可靠,考察了以纯糠醛为溶剂液液平衡组成预测,效果很好。     

小型LNG装置缠绕管换热器的设计

缠绕管换热器在天然气液化、空气分离、低温甲醇洗等低温领域有广泛的应用。提出一种可用于缠绕管换热器的设计方法,基于该方法采用分段微元法编写了缠绕管换热器设计程序;并运用该程序对已有换热器进行核算,验证了设计方法的可靠性;同时设计了用于小型LNG装置的缠绕管换热器,为工程上设计用于LNG装置的多股流缠绕管式换热器提供参考。     

热管换热器耦合源模型及其场协同分析

讨论了热管换热器冷、热端共轭传热特性。根据热管内部相变传热特性,以热管内蒸汽温度作为独立变量,利用冷凝段与蒸发段热量守恒关系,将热管换热器分解成2个独立部分进行分析。针对热管壁面、冷端耦合传热特性,应用耦合源模型,借助Fluent软件计算热管换热器内流动与传热过程,并采用场协同原理对模拟结果进行分析。结果表明耦合源模型能够有效用于热管换热器、及类似结构的性能分析;耦合源模型与场协同原理结合是解决热管换热器等耦合传热及优化问题的有效方法。     

平行流换热器两相流分配模型的建立与验证

制冷剂的分配不均对平行流换热器的换热性能会产生重大影响。基于T型管的T-junction模型,联立质量方程和压力方程,设计合适的算法建立平行流换热器两相流流量分配的模型,该模型的优势在于无需已知分歧管流量可模拟分歧管的分配特性。在此基础上,将模型的计算结果与实验数据对比验证,验证了模型有效性,为平行流换热器的设计提供合理的依据。计算并分析了干度与质量流量对平行流换热器分配的影响,结果表明干度对平行流换热器分配的影响不大。在干度不变时,提高流体的质量流量可以对平行流换热器流量分配进行改善。     

平行流换热器两相流分配模型的建立与验证

制冷剂的分配不均对平行流换热器的换热性能会产生重大影响。基于T型管的T-junction模型,联立质量方程和压力方程,设计合适的算法建立平行流换热器两相流流量分配的模型,该模型的优势在于无需已知分歧管流量可模拟分歧管的分配特性。在此基础上,将模型的计算结果与实验数据对比验证,验证了模型有效性,为平行流换热器的设计提供合理的依据。计算并分析了干度与质量流量对平行流换热器分配的影响,结果表明干度对平行流换热器分配的影响不大。在干度不变时,提高流体的质量流量可以对平行流换热器流量分配进行改善。     

固定式管束釜式重沸器管板的应力分析

利用有限元程序自动生成系统(FEPG)开发了固定式管束釜式重沸器管板的参数化有限元计算程序,并利用该程序及VAS-ANSYS接口程序对某台固定式管束釜式重沸器进行了应力分析。各工况的计算结果表明,斜锥壳对管板应力分布规律影响较大,壳程压力和温度载荷共同作用时是换热器的最危险工况,最大应力强度值的位置发生在热端管板与壳程筒体短节过渡圆弧连接处的外表面,且位于管板的最低点。     

某型号换热器前法兰应力分析及评定

主要针对某型号换热器前法兰的应力进行了分析,利用有限元软件分析了该型号换热器前法兰的温度场以及在热机耦合载荷下的应力场。根据ASME规范和相关判据对前法兰关键部位进行了应力分析及安全评定。计算结果表明,该前法兰最大的应力强度值为209.76 MPa小于安全强度值,故该设计在安全范围之内,符合规范要求,同时为前法兰的工程设计提供了理论基础。     

油水板式换热器流固耦合分析

为了研究板式换热器流固耦合问题,对油水板式换热器的换热特性及流动特性进行了实验及数值模拟。运用Fluent软件,建立与实验元件波纹参数相同的简化几何模型进行模拟分析,验证数值模拟的可靠性。模拟结果在传热性能与流动阻力方面与实验结果吻合较好。在此基础上,考虑波纹板片的受力,对换热器进行了流固耦合计算,获得了不同工况下板片的应变分布。流固耦合结果表明,当油液黏度较高时,板片所受作用力较大,因此,换热器设计时应综合考虑换热性能、流动阻力及板片的受力问题。     

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。     

逆流式微通道换热器设计与操作特性分析

采用一维对流-导热耦合模型对逆流式微通道换热器传热特性进行分析和模拟,考察了结构参数、操作条件和材质热导率对微换热器整体效率的影响.计算结果表明,由于器壁径向和轴向传热的相互影响, 与常规尺度换热器相比,微通道换热器的设计和操作特性有许多明显不同的特征.微通道换热器存在最佳操作流量值,该值可作为标准负荷流量,微换热器不宜在亚负荷状态下操作;操作流量越大,微通道换热器最大换热效率越低;微换热器结构采用大深宽比通道和适当的间壁厚度为佳.     

铸造砂芯的计算机辅助设计

本设计针对一般铸钢件的特点,首先提出了砂芯分类及设计原则,开发了砂芯设计程序模块,通过人机对话,自动生成砂芯工艺图。程序开发过程中,使用AutoCAD系统配置,利用嵌在其中的AutoLISP人工智能语言编程。     

板式换热器流量变化的交互影响及流量控制

对板式换热器的流量变化交互影响进行试验及分析,得出了流量变化交互影响的规律,并对多种变量影响的流量精确控制提出了解决方法,设计出相关的程序模块.     

一种板壳式换热器壳程物流分配特性的模拟与优化

以一种板壳式换热器壳程为研究对象,建立了几何模型并进行了数值模拟,通过对各流道的流量偏差和相对标准差的计算,分析了壳程物流分配的特性,并总结了物流分配特性对换热器的传热效率、整体效能以及压降的影响。模拟与分析结果显示:换热器壳程存在严重的物流分配不均匀现象,这种现象会造成换热器整体效能的下降,同时造成压降的大幅升高,但是对于传热效率的影响很小,总换热量偏移不足3%。为了改善物流分配带来的影响,提高换热器的性能,通过在入口处设置封头和圆弧状条纹板对换热器壳程来进行优化设计。优化分析结果表明:该设计可以改善换热器物流分配不均匀性,并能使换热器效能下降明显降低,压降相对减小,可以为板壳式换热器的优化提供参考。     

基于多点耦合的低温多股流换热过程动态模拟

多股流换热器是气体液化低温系统的核心部件,其工作性能对低温系统的降温特性和热力效率的影响显著。基于气液两相的容积节点原理建立多节点耦合的混合工质低温换热器动态模型及计算方法,对多股流换热器动态降温特性进行研究,重点分析换热器的漏热率和（屯液）液位波动对系统降温特性的影响。研究结果表明漏热对启动过程降温特性影响不大,而在降温至低温区时较为显著。换热器液位波动对系统动态降温特性会有显著影响,低温多股流换热器通道内液位波动会引起循环工质组分、有效制冷量、降温速度的波动,从而造成系统降温速度显著偏离优化工作状态,效率降低。这表明在混合工质低温多股流换热器的设计和操作过程中应尽量采取措施,以避免通道内积液波动现象出现。     

基于流固耦合的管壳式换热器热力学计算研究

针对管壳式换热器存在的由于管壳程温差过大而在管板等处产生过大应力梯度的问题,建立典型换热器单元,基于流固耦合和传热理论,采用有限元法和有限体积法,分析研究管壳式换热器的传热特点、流体动力学特性以及管壳式换热器筒体、管板、管箱等结构的温度分布特点。并以此作为温度载荷,研究换热器金属结构的热应力分布情况,取不同路径观察换热器应力集中区域的应力变化,得出换热管、管板以及筒体连接区域的应力分布特性,实现了换热器流体流动、耦合传热以及应力计算的综合分析。     

用VB和SolidWorks实现列管式换热器的设计

利用结构化软件设计方法及程序模块化原理，结合换热器设计的工艺设计方法．以Microsoft Visual Basic 6．0语言为平台，开发出换热器设计软件。软件具有换热器的三维结构设计功能，实现了换热器的设计结果以Excel形式表格保存。软件安装方便，界面友好，经验证设计结果合理、准确。