人字形波纹板式换热器性能数值模拟的研究

基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性.为此,本文建立与人字形波纹板片完全相同的,含分配区和传热区冷热双流道换热的计算模型,用计算流体力学软件Fluent 6.3,数值模拟4组不同名义速度下流体的流动和换热情况.分析流道内速度场和温度场发现,进口分配区对流体流动分布和换热都有显著影响,还将流体在流道内的流动情况详细描述.两侧流体的压降和进出口温差的计算值与实验值的误差小于6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性,可直接用于研究板式换热器的性能,具有一定的工程实际意义.     

基于Matlab的板式换热器动态特性建模与仿真

为了正确预测板式换热器的动态特性，在合理假设的基础上，根据流道和换热平板的质量、能量守恒方程，建立了无量纲动态仿真数学模型。考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、换热平板的金属蓄热以及沿径向的导热对出口温度瞬态响应的影响。基于Matlab的数值计算基础，对无量纲动态仿真数学模型的空间维变量的一阶导数项采用向后差分，二阶导数项采用中心差分，然后采用Matlab的ODE求解器进行求解，得到了阶跃扰动和频率扰动下的出口温度的响应曲线。     

宽通道换热板片结构的多目标头脑风暴优化设计

换热板片作为构成宽通道板式换热器的核心部件,对其换热效果具有直接影响.为有效提升换热器性能,减少能量损耗,提出一种宽通道换热板片结构的多目标头脑风暴优化设计方法.首先,根据换热板片的形状和布局特点,提取梯形凸台尺寸及其分布间隔构成结构参数,采用正交法,基于Fluent数值模拟软件获得25组换热板片结构样本;然后,采用回归构建换热努塞尔数和压力损失的代理模型,以最大换热效果和最小能量损耗作为优化目标,采用基于网格的多目标头脑风暴优化算法,寻优获得最佳换热板片的结构设计方案.统计实验结果表明,换热性能代理模型可以有效降低评价代价,所提出优化设计方法可以更加高效地获得具有最佳换热效果和能量损耗的换热板片结构.     

堡盟助力换热管焊接效率与精度的双重提升

蜂窝换热管是化工行业和发电领域用常见的设备之一。换热管与管板连接焊缝在换热器中起到了对不同压力、不同温度的介质流体间的隔离作用,在有些情况下连接线焊缝对于换热管还起到了"支撑作用"。但其焊缝的精度与牢固程度一直是困扰换热管生产中的难题。而且换热管的焊接后期还需要考虑到焊接后的热膨胀等问题,如果因此造成焊缝不够紧密会导致     

基于板式换热器的脉动流强化换热实验研究

由于脉动流会对板式换热器的换热特性产生影响,鉴于其可以提高各大型设备的主机换热效率且具有节能的效果,针对板式换热器进行了脉动强化换热研究。实验时将俄罗斯莫尔多瓦国立大学自主设计的脉动发生器安装在换热器冷却水端上游部分,用场协同数表示换热效果,分析板式换热器在不同脉动频率、质量流量以及脉动振幅下的换热效果。实验结果表明,由脉动发生器产生的脉动流可以起到强化换热的作用,其强化换热能力与脉动频率、质量流量等因素有关;且脉动频率存在一极峰值,此时换热效率最高,节能效果最佳。     

微通道换热器的数值模拟和结构优化

为提高微通道换热器的换热效率,利用COMSOL耦合求解流动和传热方程,对微通道换热器换热特征进行数值模拟.通过分析微通道换热器的温度、微通道的入口与出口的压差以及微通道换热器的总热阻等参数,对其换热性能进行评估.优化微换热器的几何结构可以有效提高换热性能.数值模拟结果表明：当微通道的高宽比为0.8、微通道与间隔的宽度比为0.6、微通道数为71时热阻最小,换热性能最佳.     

多股流板翅式换热器翅片通道中传热的计算流体力学模拟及定性尺寸

板翅式换热器结构紧凑,传热效率高,常用于多个冷热物流之间的换热,但是其通道数量众多,其内部流道中的流场和温度分布很难用实验方法来测定。采用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS,针对锯齿形翅片模拟了板翅式换热器进出口的温度场分布,根据热量平衡和热量传递速率方程,对多股流板翅式换热器的各通道的温度分布进行模拟,并分别计算出各个流股在各个通道的二次传热表面最大传热距离,即通道定性尺寸。分别对两流股和三流股的2个板翅式换热器进行通道温度场分布CFD模拟,从而计算得到板翅式换热器的定性尺寸。对于两流股一冷一热交替排列的通道,数值模拟的定性尺寸与简化的经验方法计算结果都为翅片的一半,而对于三流股八通道的定性尺寸,中间的第四通道和第六通道的翅片定性尺寸大于基于传统计算方法得到的定性尺寸,对应的翅片效率小于传统方法得到的结果。基于板翅式换热器传热机理对结果分析表明,数值模拟结果比文献经验计算方法的结果更合理,即为板翅式换热器的设计提供了准确的基础参数,原因是数值模拟结果考虑了相邻多个通道热流量和温度对通道传热的影响,改进了传统方法仅考虑相邻通道热流量和温度的影响。     

燃煤机组余热利用装置设计

针对我国电站锅炉排烟温度偏高的情况,为了降低排烟温度,充分利用锅炉排烟余热,提出采用在锅炉尾部烟道加装低压省煤器技术以回收烟气余热,从而大幅度降低排烟温度。该装置可以研究不同换热器、低温省煤器等换热设备在气固流体换热中的换热特性,包括换热性能、污垢性能、腐蚀情况、积灰结焦等情况。     

MPTL板翅式换热器性能的数值分析

研究机械泵驱动的两相冷却回路(MPTL)换热器传热效能优化问题,由于换热器的应用环境极为复杂,目前的实验数据极度匮乏,而且结构特殊,现有的标准叉流板式换热器的设计方法并不适用。为了提出可行的设计优化方法,针对某典型MPTL板翅式换热器,建立一种简化的三维物理数学模型,采用有限体积法及流固耦合方法深入研究该换热器在典型结构及设计工况下的流场特性,随后研究其在不同翅高及进口雷诺数时的换热性能变化规律。数值仿真结果表明,换热器换热效率较高,压力损失较小,且随着翅高的降低、进口雷诺数的增加,换热性能逐渐提高。结果证明,可为换热器的进一步设计与优化提供有益的参考。     

基于Halcon的板式换热器板片质量检测技术研究

提出一种新的板式换热器板片检测方法,应用Halcon图像处理软件中的一系列算子对图像进行处理。获取图像后,先使用边缘检测等方法提取换热器板片的底面区域,之后使用形态学处理等方法提取顶面侧面交界区域,最后使用图像增强、平滑和特征提取等方法获得换热器板片的缺陷区域。该研究为板式换热器板片检测提供了一种新的方法,能够快速、有效地检测出缺陷。     

基于双粒子群算法的板式换热器优化设计

在板式换热器优化设计中,针对设计变量为离散变量和方程组无法得到解析解的问题,提出了采用双粒子群算法对板式换热器进行数值求解的优化设计方法。通过实例证明,双粒子群算法在板式换热器优化设计运算中,完全可靠、有效。     

Fluent软件特点及在室内温度计算中的应用

Fluent是目前应用广泛的流体力学计算软件,Fluent主要用来模拟温度场、气流场的分布状况.应用Fluent软件对住宅室内温度进行了数值模拟,给出了散热器不同位置时的温度和风速可视化图像.     

热管式烟气酸露点监测仪

煤炭中含有少量的硫，在燃烧过程中会生成SO2和少量SO2随烟气排入大气，造成酸雨污染。SO2的存在使烟气露点温度升高，称为酸露点。当排烟温度低于酸露点时，会有浓度很高（约80％）的硫酸溶液凝结在壁面上，造成引风机、予热器等设备的严重腐蚀。该RYL-1型热管式烟气酸露点监测仪可用来测量烟气酸露点，以便采取措施预防设备腐蚀，维护锅炉安全运行，提高锅炉热效率。     

基于格子Boltzmann方法的换热器优化模拟

为优化换热器的结构设计,用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)结合多孔介质模型模拟换热器内的换热,研究雷诺数、普朗特数和热扩散率比的变化对温度场和换热性能的影响.模拟结果表明:在小雷诺数范围内,随着雷诺数的增加,努塞尔数先增加后减小,即存在一个使换热性能达到最好的雷诺数;随着普朗特数的增加,努塞尔数减小,换热性能降低;随着热扩散率比的增加,换热性能提高.分析不同管柱排列方式对换热性能的影响,结果表明:叉排的换热效果明显优于顺排,当横向节距等于2时,对于均匀顺排或叉排,努塞尔数均随纵向节距的增加而减小,这与实验结果相符;对于非均匀叉排,采用"前密"或"中间密"的排布方式有利于换热.     

浆态床费托合成分离系统的流程模拟与优化

针对目前浆态床费托合成工业装置中分离系统运行中出现的尾气换热分离器换热性能差、重质油带水、易堵塞等问题,通过流程模拟对神华宁煤400万吨/年费托合成装置的分离系统进行了分析。模拟结果表明,现运行工况下换热器冷侧气体最低温度(70℃)远低于水蒸汽露点温度(123℃),因此局部换热不均时会造成热气体过冷,从而导致水蒸汽冷凝、重质蜡和催化剂粉沫黏附堵塞。在模拟分析的基础上提出了两级换热流程,保障换热分离器在露点温度以上操作,避免重质油带水和堵塞问题;模拟结果表明,新流程可降低单系列尾气空冷器负荷32 MW,增加单系列反应器蒸汽产量49 t/h,降低全厂年生产成本1亿元左右,节能增效显著。     

考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展

随着对工业生产成本控制要求的不断提高,换热网络优化的深入研究已经引起了越来越多研究人员的重视。在换热网络综合过程中考虑换热器的详细设计是换热网络综合细化深入研究的一个重要方面,可以降低换热网络的年度总费用,并且提高换热网络综合结果的实际可行性。本文通过文献中的算例结果分析,考虑换热器详细设计的换热网络综合的总费用明显低于不考虑换热器详细设计的总费用,阐述了换热网络综合中考虑换热器详细设计的必要性,强调了换热器的详细设计对换热网络综合的影响。文献中考虑换热器详细设计进行换热网络综合时主要采用了夹点分析法和数学规划法,夹点分析法综合换热网络虽然使包含换热器设计的换热网络结构变得简化易于求解,但是无法保证结果是最优解,而数学规划法综合换热网络能有效的考虑换热器详细设计对换热网络综合的影响,但是考虑换热器详细设计也大大增加了模型的复杂性,本文对此进行了对比和评述,同时认为深入研究换热网络细化设计研究并利用快速而高效的算法搜索全局最优解是未来研究方向。     

大型板式热交换器传热板片结构特征对传热性能及流动阻力性能的影响

本文研究了板式热交换器4种板片结构设计参数。使用三维扫描仪测绘传热板片主换热区波纹截面形状,得到精确的三维数字模型。使用Fluent有限元分析软件进行数值模拟分析,得到波纹夹角、波纹深度、节距等结构特征传热板片传热性能及流动阻力性能的影响,并进一步分析波纹截面形状及传热板片成型对传热板片传热性能及流动阻力性能的影响,模拟结果表明：随着波纹截面夹角的增大,流动阻力性能明显下降,传热性能下降但变化较小;当波峰形状由圆角光滑过渡变为平台时,流动阻力性能明显提高,传热性能提高但变化较小,本文结论可以为板式热交换器设计参数优化提供参考。     

整流器件热分析及其风冷散热器的仿真研究

研究整流器优化散热结构设计问题,对电力变换装置小型化和高功率密度要求越来越严格,功率器件散热技术研究和分析变得尤为重要,针对散热器结构散热性差,影响工作的稳定性.为了能够直观和准确地获得散热器温度场的分布特性,根据传热理论建立了整流器件散热的物理模型,采用了热分析方法(有限元法),应用ANSYS软件对风冷散热器温度场进行了数值计算.计算中考虑了整流器件在风冷散热器上的整体布局,着重对两种肋片形状的风冷散热器进行了仿真,结果对比两种风冷散热器的传热效果.给出了风冷散热器优化设计后的实际结构,为散热优化提供了参考.     

T2铜管与Q345R管板胀接施工技术

分析了高效冷却器的制造任务关键,由于T2铜换热管与Q345R管板材料的性能差异较大,焊接时易产生焊接裂纹,影响接头质量,胀接则不存在此问题。为保证产品顺利按期交付并使质量达到各项指标要求,针对T2铜管与Q345R管板胀接施工工艺进行了设计,包括胀接设备、胀接顺序、胀接参数、胀接准备以及施工质量要求等内容。该高效冷却器的制造为管壳式换热器Q345R管板与铜换热管的连接施工积累了经验,为同类换热器的制造提供了参考。     

套管换热器换热性能仿真及实验研究

在换热器性能评估平台优化设计的研究中,为了描述套管换热器在热流体动态输入温度下的换热行为,研究其温度分布变化规律,在综合考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、中间墙体的金属蓄热以及流体沿径向导热对出口温度瞬态响应的影响的基础上,提出了以墙体侧蓄热量为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型,得到了在热流体动态输入温度下的换热器温度响应曲线以及换热系数的分布曲线,最后设计了换热器动态仿真平台,对仿真结果进行对比分析,结果表明墙体侧温度模型预测值和实验值数据吻合较好.最大相对误差在9％范围内,其仿真模型符合换热器的换热特性,说明上述简化模型对套管换热器相变换热的研究有较好的参考作用.