传热传质技术及设备进展点滴

图1 冷凝器用螺旋内微翅管和人字形内微翅管 研发单位：Pretoria大学（南非）     

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。     

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。     

Sunrod针翅管的优化与强化传热性能研究

介绍了Sunrod针翅管技术的优化理论分析、优化性能试验研究以及不同结构的Sunrod针翅管的对比试验 ,获得了传热系数与压降计算关联式。最佳参数的Sunrod针翅管与螺纹管对比 ,强化传热最高可达 2 5 7～ 2 93倍 ,压降为光管的 4～ 5倍。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

不同针翅形状换热管的数值模拟

以水和柴油为换热对象,对三种不同针翅形状的换热管压降Δp、总换热系数K、综合换热性能ho/Δp进行数值模拟,得出滴形针翅换热管的传热和阻力性能均较圆柱形针翅管的好,椭圆形针翅管的传热性能不及滴形和圆柱形针翅管,但阻力是三者中最小的结果.     

太阳棒斜针翅管传热优化试验

瑞典SUNROD公司开发生产的太阳棒（SUNROD）针翅管,由 于 它具有扩大传热面积、增强流体湍流度及提高传热系数等性能,得到了传热界的关注。对12 种不同结构的针翅管进行传热与压降试验,得出传热与压降关系。并以此为基础,取单位传 热量下,针翅体积和针翅管体积的规划和作为目标函数,对针翅管结构参数进行优化设计, 并用惩罚函数法和鲍维尔法,通过编程计算,得到了不同操作条件下针翅结构的最优化方案 ,既节省了材料,又满足了换热器紧凑性的要求。     

内直翅辐射炉管的特性和制造检验要点

结合内直翅辐射炉管的成功使用经验，总结该辐射炉管的优点，介绍其抗蠕变、耐高温、抗渗碳、抗氧化及可焊性能，并针对其结构尺寸提出了该炉管在制造过程中需要注意的检验要点。     

水平放置高温热管翅起动性能分析

对一水平放置的高温热管翅进行实验研究,给出了高温热管翅起动温度随时间变化的曲线。实验结果表明,高温热管翅起动温度为460℃,热管翅的冷凝段在起动过程中有较好的等温性。若将热管翅倾斜放置一段时间后再进行水平起动测试,则发现冷凝段出现明显的不等温现象,冷凝段末端温度低于水平放置的冷凝段末端温度。进一步分析还表明,高功率下起动热管翅将缩短起动时间。     

斜针翅管强化换热器的研究

介绍斜针翅换热器针翅温度场、传热系数和压降的计算方法,并根据理论研究与试验数据得出形式简单、使用方便的半经验计算公式。对斜针翅管与光管、螺纹管进行了设计方案比较,结果认为在管外介质为高粘度流体时,使用斜针翅换热器强化传热效果较好,不仅可减少设备投资,还可降低操作费用。     

螺纹锁紧环式换热器内漏分析

针对胜利油田桩西精细化工有限责任公司12 kt稳定轻烃加工装置螺纹锁紧环换热器E-106的内漏问题,对螺纹锁紧环的结构特点及内漏原因进行了探讨,螺纹锁紧环换热器内漏的原因主要有：管程与壳程之间密封垫片损坏,换热管与管板焊口处存在缺陷或裂纹,管束存在腐蚀穿孔现象,管板壳程侧密封面存在缺陷,内部螺栓预紧力不够,由于设备长期处于高温高压状态运行,内部螺栓和管板垫片都有可能出现应力松弛,蠕变造成密封性能下降.通过分析并结合实际情况,发现稳定轻烃加工装置换热器E-106内漏的主要原因是管壳程垫片及管板密封面的损坏才导致换热器内漏.提出了发生内漏换热器E-106的修复方法,并总结了螺纹锁紧环式换热器安装使用过程中需要注意的事项.     

延迟焦化装置三种换热分馏流程的比较

以一套加工大庆减压渣油的2．4Mt／a延迟焦化装置为例,经过模拟计算及用能分析,对原料油与反应油气塔外换热流程（流程一）、原料油与反应油气塔内换热流程（流程二）、蜡油与反应油气塔内换热流程（流程三）等三种流程进行了能耗、能质利用及固定设备费等方面的比较,针对不同的进料情况提出了相应的推荐方案：三种流程可以达到同样的分离精度;流程一能耗较高,设备费较高;流程二能质利用最优,设备费低;流程三能耗最低,设备费较低;对于易结焦的物料来说,推荐流程一、流程三;对于进料不易结焦、大循环比操作的装置来说,推荐流程二、流程三;对于原料性质变化大,循环比变化大的装置来说,推荐流程一、流程三。     

高效太阳热反射涂料降低油品蒸发损耗的研究

分析了高效太阳热反射涂料的隔热原理和油罐受太阳辐射热的传热特点。初步应用表明:高效太阳热反射涂料可大幅度降低油罐表面温度,改善罐内受热情况,其隔热效果明显好于"凉凉胶",可取代喷淋水降温,从而降低油品蒸发损耗。     

分馏塔顶循环油换热器管束失效原因分析

文章对催化裂化装置分馏塔顶循环油换热器管束腐蚀穿孔原因进行了详细分析,指出换热器管外壁的腐蚀主要是H_2S-HCl-NH-3-H_2O型的全面腐蚀,管内壁主要是氯离子及氧的去极化引起的点蚀。腐蚀穿孔是由管外壁开始,并向管内壁发展,而管内壁的点蚀则加速了换热器管束的腐蚀穿孔。通过对换热器管束进行消除应力处理、采用相关“工艺防腐蚀”措施以及选用合适的耐蚀材料使腐蚀问题得到解决。     

火灾环境下LPG储罐压力与温度响应的数值模拟

建立了火灾环境下液化气(LPG)储罐热响应的模型,针对立式液化石油气储罐进行了数值模拟。结果表明,LPG储罐内介质的温度上升速率随着充装率的增大而减小,压力上升速率随着充装率的增大而增大;储罐介质的升温和升压速率随着热流密度的增大而增大,储罐壁温度的上升速率也随之增大;储罐局部受热时,侧壁受热对储罐压力热响应的影响比底部受热大;升压速率随着导热系数的增大而增大,壁面温度的上升速率随之减小。     

封头对板翅式换热器流动及阻力特性的影响

研究了不同Re下3种封头结构对板翅式换热器内部物流分配和阻力分布特性的影响。实验结果表明工业用基本型封头造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀,而孔板型封头结构能有效地降低不均匀参数和最大流速比,可极大地改善物流分配的效果,并且随着Re的增大效果越明显;还发现物流分配的不均匀性会导致流动阻力分布更加不均匀。综合研究分析可得封头结构和Re是影响板翅式换热器物流分配和阻力分布特性的重要因素,而错排孔板型封头结构的改善效果最佳。     

考虑对流换热的水平套管式蓄热体数值模拟

在考虑对流传热作用的基础上,采用数值传热方法建立了十水硫酸钠蓄热材料的凝固/熔化模型,并应用焓法对水平放置的同心套管蓄热体进行了数值模拟,分析了相变传热过程中不同时刻套管内相变材料的速度场和温度场分布,考察了对流换热对传热的影响。研究结果表明,随着蓄热过程的进行,对流换热对传热的影响越来越强烈,不可忽略。对两种可增强对流换热效应的偏心套管式蓄热体和非均匀内纵翅片套管式蓄热体进行了研究,结果表明两种新结构都能较大幅度提高蓄热体性能,缩短放热时间,而且非均匀内纵翅片套管性能更优。研究结果对该类蓄热体在工程实际中的应用具有一定的参考价值。     

高频厚壁管焊接质量的影响因素

中、大壁厚钢管焊接热影响区的形状像个沙漏,管壁的内外表面热而中部低温会限制焊接最大速度,若简单升高管壁中部温度,则管壁的内外表面会过热,同样会降低焊接质量;另外,管壁内表面过热熔化金属掉入阻抗器,会降低阻抗器的寿命和性能.针对这个焊接难题,对焊接区横向温度分布的影响因素--V形角、感应线圈到焊接点的距离、结构应力、焊接速度和焊机功率进行了研究.研究结果表明,较小的V形角可以提高获得更高产量的潜能,从而提高整体焊接效率.     

高-高压型螺纹锁紧环式换热器设计改进

螺纹锁紧环式换热器在运行和检修中存在两个重大问题:内漏和螺纹锁紧环装拆时咬死。现有的螺纹锁紧环式换热器都不能同时避免上述两个问题。文章分两步对?1800 mm高-高压型螺纹锁紧环式换热器进行设计改进:第一步,改进工艺,即将管、壳程介质互换使管程压力大于壳程,利用压力差进行自紧密封,主要解决内漏问题;第二步,改进结构,即采用D形螺栓代替主螺纹连接,使管箱端部质量减小约25%~30%。经过上述改进,不仅使原换热器总质量减小、成本降低,而且首次同时解决了内漏和螺纹锁紧环装拆时咬死这两个重大问题。     

螺纹锁紧环换热器与隔膜密封换热器的结构分析

简要介绍了目前常用于加氢装置中的螺纹锁紧环换热器和隔膜密封换热器的构造,分析了它们在内部结构与密封形式上的差异。对比这两种形式的高压换热器在设计、制造、操作中的特点,总结出这两种高压换热器的适用条件。