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。     

三聚甲醛/水换热器的数值模拟及结构改进

针对某大型化工企业的三聚甲醛/水换热器在生产中发生的失效问题,借助于ANSYS FLUENT 15.0软件对换热器的流体流动以及传热进行数值模拟。通过分析管程和壳程流体的流速分布、温度分布及压力分布情况,找到产生故障的原因,提出结构改进措施,并采用数值模拟的方法,验证结构改进的合理性。研究结果表明:改变管程进口的方向和距离,调整壳程进、出口的位置,并在管程和壳程进口处加防冲档板能够使管程和壳程进、出口处的流场分布趋于均匀;降低流体对管束的冲击力,改善管束周边的应力分布状态。结构改进后可有效防止事故的发生。     

制盐工业大型换热器折流板的结构设计

含有一定组分不凝气的饱和蒸汽在垂直管束外壁冷凝放热而使料液获得热量的冷凝换热器,是真空制盐蒸发系统的主要设备之一。本文论述在大型冷凝换热器中加折流板而强化传热的机理;以及由此而产生的流体流动所激发的管子振动及其对策。     

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。     

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。     

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…     

螺旋板换热器流动传热特性的数值模拟

通过建立周期流模型对螺旋板换热器内部流动与传热进行的数值模拟,主要分析板间距、定距柱形状和排布方式的对换热器性能的影响。结果表明:流体的传热系数和进出口压差均随着板间距的增大而减小;采用沿长轴扰流的椭圆型定距柱的综合性能较好。     

蒸发器壳程结垢会导致蒸发器生产能力降低

多家使用蒸发器表明，结垢尤其是蒸发器壳程管束结垢会导致蒸发器生产能力缓慢下降，用户难以发现。目前蒸发器壳程大多数没有留清洗口，用户难以查明原因，清洗壳程困难。壳程经过清洗后，生产能力恢复正常，表明壳程管柬外壁结垢阻碍传热，从而使蒸发器生产能力下降。     

换热器管内强化传热的模拟分析

用CFD软件模拟流动场和温度场分布,得出纵流管壳式换热器不同结构形式的流动与传热的细观信息光滑管内,速度矢量与温度梯度矢量之间的夹角接近90°,传热效果较差;在管内插入物情况下,二者之间的夹角小于90°,流动场与温度场协同性更好,因而实现了强化传热.     

空压机后冷器的改造与应用

在分析空气压缩机后冷却器冷却效果不好，折流板与管子因流体诱导振动发生碰撞破坏等原因的基础上，提出了后冷却器改造方案。将原后冷却器盘管壳式结构和折流板式结构换成螺旋折流板结构，将光管换成螺纹翅片管。通过比较发现，改造后的冷却器空气冷却效果比改造前的效率提高了25％-55％。     

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     

微管道阵列流体流动及其耦合传热的数值模拟

针对一种阵列式微管道换热器,利用FLUENT软件对其进行了数值模拟。将恒壁温、恒热流和流固耦合计算方法的模拟结果进行对比,结果表明:采用流固耦合传热边界条件更有助于揭示换热器局部温度场变化的实际情况,模拟结果与实际情况吻合较好,能够为微管道换热器结构优化设计提供参考依据。     

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。     

基于MATLAB的管壳式换热器优化设计

基于MATLAB 7.6开发了管壳式换热器,充分利用压降优化设计软件。通过改变换热器结构,充分利用管壳程压降,提高传热系数,减少换热面积。通过案例分析表明,充分利用压降后,换热器的传热系数提高了21%,换热面积减小了20%,大大减少了换热器的投资费用。     

逆流式三套管换热器的传热计算

三重套管换热器适用于食品、化学等行业冷却（加热）工作介质,并兼作输送管路.本文根据传热基本方程推导纯逆流传热套管的总传热系数,沿传热管长度的流体轴向温度分布,模拟二重套管的对数平均温差和有效总传热系数以便于工程设计计算.     

列管换热器耐蚀堆焊管板制作工艺的研究

在化工行业中,列管式换热器接触的介质大都有腐蚀性。为了节约成本和解决腐蚀问题,采用耐蚀堆焊管板是比较理想的方法,因此介绍了列管换热器耐蚀堆焊管板的制作方法、焊接工艺评定、热处理工艺及在制作过程中的注意事项。     

OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENTS AND AXIAL TEMPERATURE DISTRIBUTION IN A TRIPLE TUBE HEAT EXCHANGER

Computation of overall heat transfer coefficients in a triple tube heat exchanger (TTHE) is more complicated than in the case of a double tube heat exchanger (DTHE) as the two overall heat transfer coefficients are not independent of one other. A new procedure was developed to calculate these overall heat transfer coefficients and an effective overall heat transfer coefficient value for known inlet and outlet temperatures, and heat capacities of the fluids (product and heating/cooling medium). In this study, this newly developed procedure was utilized and the overall heat transfer coefficients and axial temperature distribution of fluids were computed for a cooling process for different flow rates and inlet temperatures of the fluid streams. The effectiveness of the TTHE was compared to that of a DTHE of identical length. It was observed that when the fluids were flowing in a cocurrent manner, the temperature of the cooling medium with lower heat capacity exceeded the temperature of the product before the fluids exit the TTHE, which caused a decrease in the effectiveness of the TTHE.     

新型空心内管换热器

介绍了一种新型空心内管换热器。该换热器的核心结构就是在管壳式换热器换热管束中的每个换热管内。各内置1根封闭的空心内管。在该内管外固定有小螺旋导流叶片．并将内管的一端或两端固定于管板或壳体上。该结构可以改善管内循环状态,提高换热强度。具有该结构形式的换热器,同时具备管壳式换热器结构强度高和板式换热器换热系数高的优点,是综合性能较为优越的换热器形式。     

含芯棒水平换热管冷凝传热数值模拟

为提高蒸汽换热器换热效率,提出了一种在水平换热管中插入芯棒的含芯棒蒸汽换热管结构,并通过采用Fluent中两相流模型分析了该结构中芯棒直径对换热管管内冷凝换热特性的影响规律。研究结果表明,由于芯棒的插入使得管内两相流流体的平均流速与管道壁面附近速度梯度增大,故换热管的换热效率得到有效提升;定量而言,换热管的换热效率在棒径比值处于0.52~0.57区间范围内时,换热管内蒸汽冷凝率最高及通流截面内速度梯度最大,此时换热效率达到最高,可确保较低的换热管出口温度和稳定的换热效率。此外,场协同性能分析结果还表明,协同角与棒径比值?呈正相关性,且当棒径比值?>0.52后,芯棒对水平换热管的强化传热效果明显。