诱导换热管流体弹性振动的换热及结垢性能研究

通过对换热器内安置流体诱导构件进行了传热和抗污垢性能的实验研究,对圆管内安置顺排圆柱和错排圆柱进行了传热和抗污垢性能对比,研究认为错排圆柱内件不仅可以增加管内的换热系数,而且也增强了抗污垢能力,延长了设备高效运行的时间。     

换热管内置螺旋弹簧对传热性能影响的研究

通过粒子成像测速(PIV)技术,研究了内置螺旋弹簧对换热管传热性能的影响,并分析了螺旋弹簧节距、丝径以及中径对管内流场的影响。结果表明,内置弹簧管的强化传热系数明显高于光管,传热效果随弹簧节距、丝径的增大而增大,随中径的减小而增大。通过实验,确定了增强湍流程度的最佳方式。     

基于火积耗散热阻的内置双旋线换热管性能研究

基于换热器火积耗散热阻理论,采用三维数值模拟计算方法,以水为流动介质,分别对内置双旋线外径为9mm、12mm、15mm、18mm的换热管的管内流场和火积耗散热阻进行研究,分析了内置双旋线换热管的传热和流动特性,结果表明：内置双旋线换热管内流体呈现三维螺旋状流动,管壁面附近周向和径向速度明显增强,从而中心区域流体和壁面附近流体充分混合;内置双旋线换热管的换热量与其积耗散热阻相对应,积耗散热阻越小,换热量越大;内置双旋线换热管的积耗散热阻随着雷诺数的增大而减小;内置双旋线换热管的协同性均优于光管,说明内置双旋线换热管具有良好的综合换热性能.     

换热管内置开边槽扭带的阻力及转动特性研究

将18种不同结构参数的铝制扭带分别置入换热管进行实验,研究并分析了换热管内置开三角形边槽扭带的阻力和转动特性。实验结果表明,插入开边槽扭带后管内的流动阻力和转动性能都有较大的提高,扭带的扭转比Y、扭带宽度D和边槽结构是影响压降和转速的主要因素。通过多元线性回归分析,得到了相应的压降Δp关联式和转速n关联式。实验表明,开边槽结构具有强化扭带转动特性的应用价值。     

内置转子换热管强化传热性能实验研究

针对光管中加入3种不同导程的洁能芯转子后的换热特性及流体动力学特性进行了实验研究,壳程和管程的工作介质分别为热水和冷水,研究表明:插入转子后,努赛尔数Nu和阻力系数f均增加,并且二者均随转子导程的增大而增大;对插入转子的换热管进行了强化传热性能评价分析,其传热性能评价因子η的数值均大于1,证明其具有强化传热的应用价值,转子导程为150 mm时,实验范围内η最大值为2.01,强化传热效果最好。     

换热器污垢及阻垢研究的现状

阐述换热器壁面上污垢形成的机理,预测污垢形成过程的基本模型,并将文献中提出的多种预测污垢模型予以归纳。污垢监测的常用方法是热阻法,阻垢策略可以从污垢形成前后的三个阶段入手,阻垢的措施有多种。     

强化换热管内污垢特性的数值研究

运用FLUENT软件对CaCO_3析晶污垢在圆管和强化换热管内不同工况下的污垢特性进行了数值模拟,计算出CaCO_3溶液在各管内的温度场和浓度场,进而计算出CaCO_3析晶污垢的沉积率和剥蚀率随时间的变化规律,并在不考虑诱导期的情况下,从污垢沉积质量出发计算出污垢热阻随时间的变化规律。通过比较分析发现:CaCO_3析晶污垢在圆管及其强化换热管内的沉积率、剥蚀率与污垢热阻随入口浓度和入口速度的增大而增大,但是随入口溶液温度的增大而减小,强化换热管的抑垢效果要好于圆管。     

回收污水热能中换热器污垢性能的实验研究

采用传热量测量法测定了不锈钢和铜管两种换热器在不同污水水域温度下的结垢热阻,研究了这两种换热器的污垢热阻随着时间和水域温度的变化规律,并测得污水换热器中污垢的主要成分是微生物垢。     

换热面上碳酸钙的结垢行为及垢形

研究了循环冷却水及池式沸腾系统中换热面上碳酸钙的结垢行为 ,对垢形进行了分析 .考察了分子自组装膜 (SAM)低能表面循环冷却水系统中碳酸钙结垢诱导期及过诱导期特性 ,研究了污垢的脱除现象 .结果表明 ,在诱导期内进行脱除可减少污垢的发生 ,在诱导期后进行脱除会增加污垢的发生 .扫描电镜 (SEM )表明 ,在阻垢剂存在下 ,循环冷却水系统中形成的碳酸钙垢形发生了变化 .利用扫描电镜与原子力显微镜 (AFM)对池式沸腾系统中生成的碳酸钙形貌进行了研究 ,发现在阻垢剂存在下以方解石为主的垢形变成了以文石和球霰石为主的垢型 ,同时碳酸钙表面的台阶发生了聚并现象 .垢形分维分析表明 ,在阻垢剂存在下两种系统中生成的碳酸钙垢形的分维值都增大了 .     

换热器结垢与换热网络裕量设计方法研究进展

从结垢现象影响换热系统正常运行的角度出发,介绍了近几年换热网络裕量设计以及针对结垢问题不同学者研究出的换热网络优化设计。总结了在换热网络设计中对换热器清洗时序、清洗周期优化或者增加换热网络的裕量设计的不同换热网络设计最优方法,但这些方法都是在换热网络设计之初,考虑换热器结垢最严重的情况即换热网络在“最差”工况下进行的优化,因此优化得到的换热网络难以保证换热网络全运行周期的持续节能优化。本文结合现有换热网络设计方法的利弊,针对结垢过程的慢时变、持续特点,提出一种基于长周期持续节能的换热网络设计优化方法,在换热网络设计之初,定量分析结垢对网络结构的影响,以换热网络全周期累积总费用为目标函数,实现换热网络的最优综合。     

Optimal design of a heat exchanger undergoing reaction fouling

The design of heat exchangers which resist fouling is examined. It is shown that for asymptotic reaction fouling in a uniform wall temperature exchanger with outlet fluid temperature kept constant, it is possible to obtain an optimum combination of exchanger size and tube-side temperature. This optimum minimises the amount of fouling in the system. An equation which gives a good approximation to the optimum is derived, and its limitations discussed.     

防垢涂层对热交换器表面性能的影响

通过调整工艺用化学镀的方法制备了具有不同结构形态的防垢涂层。X射线衍射结果表明,这些涂层的结构形态分别为非晶、混合晶及纳米晶。进一步的界面张力分析表明,这些镀层均不润湿水,具有较低的表面自由能,且不同结构形态的涂层表面自由能与涂层结构形态之间没有线性的对应关系。与没有镀层的不锈钢相比,这些具有低表面自由能的涂层表面,生垢速度要远远小于普通无涂层不锈钢管的换热表面。在热稳定性方面,纳米相的析出改善了涂层的热稳定性。该结论为涂层在热交换器防垢方面的应用提供了理论基础。     

Influence of particle size and particle/fluid combination on particulate fouling in heat exchangers

The influence of particle size on particulate fouling rates during convective sensible heat transfer to liquids has been investigated. Experiments have been carried out using aluminum oxide particles with nominal diameters ranging from 0.06 μm to 15 μm, suspended in an organic solvent for a wide range of concentrations. The observed influence of particle size on the asymptotic fouling resistance is compared with the predictions of the Watkinson–Epstein model. The results of this comparison suggest that, in addition to the changes of mass transfer coefficient with increasing particle size, reduced adhesion forces between particles and wall and increasing removal forces have to be considered as well. Additionally, the influence of different particle/fluid combinations was investigated. Experiments were performed with aluminum oxide particles suspended in isopropanol, isobutanol or water, and with kaolin particles suspended in water.     

Performance of two heat transfer fouling probes for various fluids

The predictions of two commonly used fouling monitoring devices, namely a heated rod in an annulus and a coiled wire in cross-flow are compared. As fouling fluids, heptane with dissolved styrene (to simulate chemical reaction fouling), heptane with suspended particles (to simulate particulate fouling) and Kraft pulp black liquor (where both the above fouling mechanisms may occur) have been used.     

组合转子强化传热及阻垢装置稳定性分析

针对组合转子强化传热及阻垢装置在某石化企业冷却器中运行稳定性进行了研究。通过对装置转子的叶片磨损量以及转子的轴向长度进行测量分析得出,转子经过17个月的运转,最大径向减少量为1.1mm,占转子外径11.6%,若认为每年的磨损量相同,那么组合转子有效使用年限远远超过5年。转子轴向长度方向最大磨损量为0.315mm,占总长度的0.9%,在一定的条件下,轴向磨损基本可忽略。装置运行后转子表面存在少量污垢,但其未对装置运行的稳定性造成影响。装置运行后换热器无新增漏管的报告,故装置未对换热管造成严重的损害。由于现场安装不够规范以及挂件未能与换热管固定在一起,有部分装置的出水端挂件脱出换热管并倾倒,封头的安装也对其产生了一定的影响。针对挂件倾倒问题本文给出了解决办法。     

换热设备污垢研究进展

对污垢的形成过程中起始、输运、附着、剥蚀和老化5个阶段的机理进行了简要的概述。综述了近几年国内外换热设备污垢领域的研究进展,以预测、监测和对策3个主要研究方向进行了归纳。综合已有的研究成果,提出了蒸汽污垢研究这一新方向。     

轴流型管壳式换热器壳程入口段传热与流阻研究

报道轴流型管壳式换热器在壳程入口段的传热与流阻实验研究结果，包括入口段的流体阻力系数与传热膜系数分布。并对入口段与管束中间段的传热与流阻性能对比做了分析。     

冷却水换热器结垢和腐蚀的原因及处理措施

阐述了冷却水换热器结垢和腐蚀的原因,并对其危害进行了介绍;探讨了结垢和腐蚀的处理措施,为解决冷却水换热器结垢和腐蚀问题提供了借鉴和指导。     

化学镀在换热表面强化滴状凝结、阻垢、耐蚀研究进展

从换热器实际问题出发,分别回顾了化学镀层强化凝结换热、阻垢、耐蚀3个方面的研究进展。在强化凝结换热方面,阐述了以Ni-P化学镀为基础的界面表面能、镀层非晶含量、温度、压力以及添加PTFE等物质对在换热界面形成滴状凝结的影响。在化学镀阻垢方面,介绍了污垢的生长过程,讨论了镀层非晶含量、实验条件、梯度镀层以及添加W、BN、Sn、Cu等元素对镀层阻垢性能的影响。在化学镀耐腐蚀研究方面,阐述了镀层磷含量、梯度镀层、表面活性剂、镀液pH值、温度以及添加Cu、PTFE等元素对镀层抗腐蚀性能的影响。并根据实际生产情况,提出对镀层强化凝结换热、阻垢和耐腐蚀3个方面特性相互间的影响关系进行研究。同时提出,为了推进镀层技术工业化发展,还应解决镀层长效性的问题。