超声空化对换热器场协同影响研究

针对超声波在防除垢对换热器场协同的影响,采用FLUENT软件中的两相流模型、空化模型和标准k-ε的湍流模型,获得流场压强随时间步长的变化规律——流场波动呈类似正弦波波动.引入空化数的概念;利用π定理推导雷诺数和空化数的函数关系——雷诺数与空化数呈幂函数关系,雷诺数随着空化数的增加而减小;根据场协同原理,表示出空化数和场...     

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。     

换热器动态参数模型的建立与计算分析

利用分布集中参数法建立了换热器(蒸发器和冷凝器)的动态参数模型,膨胀阀和压缩机采用稳态方程的形式作为动态模型的可移动边界,从而使模型方程封闭可解。模型针对水源热泵机组内的蒸发器和冷凝器在模拟工况下进行计算。求解基于MATLAB的偏微分方程组,利用PDEPE函数,输入初值函数、边界条件和问题描述函数,分别得出机组运行过程中换热器内制冷剂的温度、压力和换热系数随换热管长度的变化曲线。     

固定管板式换热器耦合场有限元分析

对一固定管板式换热器采用APDL语言三维整体建模,通过ANSYS有限元法模拟稳态温度场与热应力场,并结合压力载荷分析了在耦合场作用下管板和管板周边结构的应力分布以及换热管拉脱力的大小,最后进行了强度校核,得到几种路径上的应力变化规律。     

基于场协同理论的板式换热器性能优化数值研究

建立了与实物尺寸相同的人字形板式换热器冷热双流道模型,运用数值模拟方法和三场协同原理,对板式换热器单边流动和对角流动时的流动与换热特性进行了分析。结果表明:在相同的流速下,单边流动的速度场和温度场的协同性及速度场和压力场的协同性较好,改善了流道内各场的协同关系,因而单边流动换热效果要优于对角流动,且压降低于对角流动。     

椭圆管连续螺旋折流板换热器壳侧性能评价及三场协同分析

提出了一种新型的椭圆管连续螺旋折流板换热器。利用ANSYS CFX软件对壳侧流动与传热进行了数值模拟,并采用性能评价图及三场协同原理分析其壳侧性能。结果表明:在研究范围内,以椭圆管替代传统圆管管束后,在维持传热面积基本不变的前提下,壳侧压降降低72%～80%,综合换热性能提高32%～40%。应用性能评价图分析发现椭圆管在强化换热的同时也大大减小了压降。这是由于在相同的速度场与温度场协同前提下,椭圆管使速度场与压力场更好地协同,实现高效低阻强化传热的目的。     

换热器动态特性的研究与仿真

基于 MATL AB软件的 SIMUL INK仿真模型库 ,对换热器动态特性进行了研究和仿真。通过仿真 ,能够得到换热器动态特性仿真曲线 ,从而可以最大程度地回收能量转换过程中的余热 ,提高热动力装置效率。     

基于扩张状态观测器的换热器动态面控制

针对带有延时、大惯性换热器温度控制问题,设计基于扩张状态观测器（ESO）动态面控制器。换热器温度控制是非线性的、时变的和不确定的动态过程,采用扩张状态观测器不仅可以获取系统不可测状态还能实时估计系统动态;采用动态面控制律,实现对温度的精确快速跟踪。利用Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。通过对经典PID控制方法、动态矩阵控制方法和基于扩张状态观测器的动态面控制方法进行比较,仿真结果表明基于扩张状态观测器的动态面控制方法具有更优越的控制效果和鲁棒性能,且在被控系统设定值和扰动发生变化时具有更好的动态响应性能。     

三角形布管方式下2种换热器的场协同分析

基于采用周期性全截面计算模型得到的帘式折流片换热器和折流板换热器壳程流体流动和传热数值计算结果,应用场协同原理对二者传热性能进行了分析。分析了帘式折流片换热器在壳程不同位置处的速度和湍流度,以及场协同角和对流传热系数,并与折流板换热器相同位置处的情况进行了对比。由于折流板壳程流体为横向流动,而帘式折流片壳程总体上是纵向流动,故折流板换热器的平均流速和湍动度稍高于帘式折流片换热器,平均流速为帘式折流片换热器的1.15倍,其湍动程度为帘式折流片换热器的1.4倍;折流板换热器2条验证线上的场协同角的平均值均小于帘式折流片换热器。研究结果为管壳式换热器结构改进和性能提升提供了参考依据,同时帘式折流片换热器的这种结构特点对于节能降耗的研究也具有重要意义。     

基于场协同理论的强化管换热效果分析

在湍流工况下,分别对圆管、横纹管、波节管和波纹管的换热效果进行数值模拟。应用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,结果表明:各种换热管的努塞尔数和综合性能系数均随雷诺数的增加而增加,而场协同数则随雷诺数的增加而减小;当雷诺数较大时,各换热管的场协同数逐渐趋于定值;相同雷诺数下,横纹管的各项指标最高,而圆管最低。因此在相同工况下,应优先选择横纹管作为换热器中的强化换热管。     

基于Simulink环境的壳管式换热器动态特性的分析

壳管式换热器在化工和食品行业中有着广泛的应用,对其分析的方法与手段也有很多。在本文中,作者尝试建立起壳管式换热器的传递函数,并利用Matlab分析软件中的Simulink模块对其分析与仿真,通过得到的动态特性仿真曲线,为提高换热器的使用效率提供一些依据。     

超声空化对换热器换热效果影响的研究

应用Fluent软件模拟了超声空化对换热器中不同管型(波纹管和横纹管)换热效果的影响,并应用场协同理论对数值模拟的结果进行了分析,结果表明:超声空化效应会增强换热管的换热效果,并且空化泡数量越多空化效果越明显;场协同数随着空化泡数的增加而减小,说明超声空化效应越明显,温度场与速度场的协同程度越差;在换热管入口和超声波加入点处的场协同数均大于无超声波影响处的场协同数,此时温度场与速度场的协同程度较好。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型

板翅式换热器动态特性的复杂性在于其通道间有翅片导热存在．本文从分析翅片的定态和非定态导热过程入手,建立了包括考虑隔板热容的通用平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型．该数学模型能以热阻网络图形式加以描述,通过对热阻网络的变换,获得了可快速求解的三对角阵代数方程组．用此模型计算了两股流板翅式换热器和四股流板翅式换热器的动态响应过程,对流体流量（或进口温度）扰动,理论的预测结果与实验数据相当一致．     

热管式换热器的动态特性

热管式换热器广泛应用于烟气余热回收等工程.应用集总参数方法,提出了热管式换热器动态特性的数学模型,求得了热管式换热器动态特性的分析解,并对算例进行了模拟计算.     

一种双扭转流换热器壳程传热性能与机理分析

双扭转流换热器是一种新型管壳式换热器,分别建立扭转流换热器和新型双扭转流换热器的周期全截面计算模型,利用计算流体力学（CFD）方法对壳体侧的传热系数、流动阻力和综合性能进行了数值研究。结果表明：在壳程同等质量流量下,双扭转流换热器传热系数与类梯形折流板换热器相比降低24.4%~27.9%,压降降低63.3%~71.0%,综合性能增加1.2%~4.1%。通过场协同原理对其传热和降阻机理进行了分析,表明双扭转流换热器速度与压力梯度协同较好,扭转流换热器速度与温度梯度协同性较好。对扭转流换热器进行冷模实验,采用激光多普勒测速仪（LDV）对线上速度进行测量,验证了仿真方法和结果的正确性和准确性。研究模型与结论可为换热器的结构开发与性能研究提供参考。     

开缝翅片换热器三维流动传热特性数值研究

建立了开缝翅片换热器三维流动传热物理模型和数学模型,针对不同开缝位置的换热单元进行数值计算。并应用场协同理论分析了不同入口速度对换热特性的影响。研究表明：对翅片进行开缝能够有效提高翅片管的换热性能、强化传热,且下游开缝比上游开缝换热效果好,全部开缝换热效果最好。随着入口速度的增大4种翅片换热量明显增强,增加入口流速也可提高换热效率,但压力损失较大。计算结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

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。     

一维换热器中温差场均匀性原则的证明

换热器的温差场均匀性原则是一个唯象原理,还没有得到理论上的证明。采用变分方法,用火积耗散极值原理对两股流和三股流一维换热器的传热过程进行了优化,表明不管是给定换热量寻求火积耗散最小,还是给定火积耗散寻求换热量最大,均应使冷热流体的温差场完全均匀,从而初步证明了换热器温差场均匀性原则的正确性。     

乙烯高温换热器泄漏原因分析及对策

介绍了乙烯装置高温循环水换热器泄漏的基本状况,并就系统泄漏的原因从水侧和工艺侧状况进行了分析。通过采取有效的应对措施,控制了高温换热器的腐蚀、结垢加剧的趋势,找到了较好的高温循环水换热器的腐蚀、结垢控制手段。