板壳式换热器板管内流场的数值模拟研究

通过运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的计算方法,利用三维数值模拟计算和研究了板壳式换热器板管内的流体流动特性,分析了相同工况下不同换热板管结构的性能,并对换热板管与普通换热器光管内的性能进行了对比。结果表明:以单位压降的传热系数α(即综合性能指数α=K/Δp)作为衡量换热器管程流体综合性能的标准,相同管程流量工况下,板壳式换热器板管窄通道斜角20°结构综合性能最好,具有压力损失小、不易结垢等优点;板壳式换热器板管的综合性能指数优于传统管式换热器管程9.0%～26.9%,较大程度地强化了传热过程,具有十分广阔的工业应用前景。     

不同扭距扭曲管管内流场的数值模拟

通过运用计算流体力学(CFD)三维数值模拟的方法对比研究了不同扭距的标准椭圆截面扭曲换热管内流动特性,分析了相同设计参数下,不同扭距扭曲管对换热性能的影响。结果表明:以单位压力损失下的传热系数(α=K/(ΔP/L))大小作为衡量换热管内性能的标准,扭距为8至9倍长轴当量直径时,在相同入口流速和出口压力条件下,使得换热器换热管内综合性能达到最优。这对扭曲管换热器工程应用的优化设计和科学研究提供了参考依据。     

钉头管套管换热器对流换热的数值模拟

为了获得换热器中强化换热管对换热性能的综合影响,运用FLUENT软件,采用三维模型和k-ε模型对钉头管和光管套管换热器进行了数值模拟,分别模拟了该两种套管换热器在湍流情况下的换热性能。数值计算结果表明,在相同流动条件下,钉头管换热器比光管换热器总传热系数可提高约88%。     

一种新型高效换热器在连续重整装置中的应用

螺旋扭曲管换热器是中国石化工程建设有限公司等单位共同开发的一种新型高效换热器,为了扩大该设备的应用范围并进一步验证其性能,首次在连续重整装置选择了二个工位进行试用。通过工业应用证明,该种换热器不但可提高传热效率,减少换热面积,还可降低系统压降,降低装置能耗。     

布管方式对折流杆换热器壳程性能的影响

传统折流杆换热器的性能分析与设计计算多是针对方形布管的换热器形式进行的,三角形布管的折流杆换热器的性能评估与计算没有现成的资料。应用CFD软件进行分段模型研究,将不同布管方式的换热器局部流动与传热数据综合整理成整体法关联式,并与实验数据和C.C.Gentry提出的实验关联式进行对比研究,结果发现方形布管的模拟结果与C.C.Gentry关联式符合良好,传热预测平均偏差小于5%,压力降预测平均偏差小于9%;三角形布管的模拟结果与新提出的改进C.C.Gentry关联式比较,传热预测平均偏差小于7%,压力降预测平均偏差小于13%。从综合性能指标看,三角形布管折流杆换热器的综合性能优于方形布管的换热器,相同条件下,综合性能提高32%。     

扭曲管热交换器壳程性能数值模拟及其计算公式拟合

基于数值模拟软件FLUENT,对扭曲管热交换器及壳程传热和流阻性能进行了分析研究,并与弓形折流板式热交换器进行了对比。计算结果表明,扭曲管热交换器充分利用了壳程空间,其性能优于弓形折流板热交换器。在相同的流速下,扭曲管热交换器的压降是弓形折流板热交换器的1/3~1/4,综合性能参数是弓形折流板热交换器的3倍左右。对扭曲管热交换器性能参数进行了公式拟合,可对相关研究及生产提供一定的参考。     

扁管管束结构优化实验研究

对 4种不同结构的扁管管束与圆管管束作了传热与流阻性能对比实验研究 ,得到了综合性能最佳的扁管管束结构形式。结果表明 ,在进口体积流量相同的条件下 ,相对于设有折流板圆管管束换热器 ,综合性能最佳的扁管换热器管程传热系数提高约 5 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高约 2 0 % ;壳程传热系数提高 6 8%～ 10 0 % ,压降降低 70 %～ 12 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高至少 2 0 0 %。     

缠绕管式换热器并管壳程换热数值研究

本文通过建立单元几何模型,利用流场模拟软件,结合MATLAB编程软件进行研究分析,研究管径和层间距对缠绕管式换热器并管的壳程换热性能的影响。结果表明：换热器壳程的努塞尔数、摩擦阻力系数和综合换热性能随管径的增大而增大,随层间距的减小而增大;在其他结构参数一定的条件下,壳程流体流速超过一定值时,并管的换热效果要优于非并管的。采用模拟计算和编程计算相结合的方法,为缠绕管式换热器并管壳程换热性能的研究和优化设计提供参考。     

螺旋扁管换热器的性能及工业应用研究

介绍了螺旋扁管换热器的传热和阻力性能 ,并与光管换热器作了比较。在雷诺数小于 3 0 0 0时螺旋扁管换热器换热系数提高 2～ 3倍 ,在雷诺数更大时也可提高传热系数 5 0 %。但随雷诺数增大 ,管程阻力也迅速增加。工业应用结果表明 ,螺旋扁管换热器总传热系数比普通光管换热器提高 1.7倍 ,或在相同热负荷下节约 63 %的换热面积。由于提高了介质的湍流程度 ,因而可减少换热器结垢。     

板式换热器作为压缩机冷却器时的传热和流阻性能

以现场的压缩空气为实验工质 ,对压缩空气在人字形波纹板式换热器的传热与流阻性能进行实验研究。研究结果表明 ,与传统的光滑管弓形隔板换热器相比 ,板式换热器能非常有效地强化空气侧的膜传热系数。但是板式换热器的膜传热系数是花瓣状翅片管 (PF管 )螺旋隔板换热器的 30 %～ 4 0 % (以胚管外表面积计算 ) ,是低肋管螺旋隔板换热器的 4 0 %～ 50 % ,然而其压力损失却是PF管螺旋隔板换热器的 3～ 5倍 ,是低肋管螺旋隔板换热器的1.7～ 3倍。此外还从传热与流阻性能、传热效率、紧凑性和经济性等方面对板式换热器的整体性能进行了评价。     

换热器自转清洗纽带自动阻垢技术的试验研究

为了考察内置自转清洗塑料螺旋纽带的除垢、防垢和清洗效果,以生产现场工业循环水换热器为研究对象,在相同条件下,对有、无自转清洗纽带的换热器污垢粘附速率和管壁腐蚀速率做了应用性对比试验研究。研究表明:自转清洗纽带的防垢、除垢、清洗效果显著,内置纽带管换热器与普通光管换热器相比,污垢粘附速率平均下降46%;塑料纽带对管壁的额外磨损微乎其微,可免除金属纽带对管壁的磨损问题。这些研究结果为自转纽带的推广应用提供了参考依据。     

管束排列及管间距对换热器传热性能的影响

通过改变圆形翅片管换热器管束排列及管间距的传热性能实验,得到雷诺数(Re)、纵向管间距(S_l)及管束排列方式对圆形翅片管换热器传热性能的影响,再利用数值模拟方法分析这3个因素影响的原因。结果表明,圆形翅片管换热器的努赛尔数(Nu)及阻力系数(f)均随Re的增加而增加,且增加趋势逐渐下降。增大S_l可提高顺排圆形翅片管换热器的传热性能,但是提高幅度随S_l的增加而减小,在S_l为110 mm时换热效果最好;增大S_l反而会降低叉排圆形翅片管换热器的传热性能,其换热效果在S_l为66 mm时最好。相对于顺排方式,叉排圆形翅片管换热器的换热效果更好。速度场与温度场间的协同角度大小、回流区面积及尾流涡尺度大小与换热器传热性能的提高有关,可以从这3个方面进行分析,以寻找改善换热器结构的途径。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。     

横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究

绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热系数和平均换热系数。研究结果表明,在水平静止状态下,椭圆截面正弦波管的换热能力高于圆管。在横摇运动状态下,横摇最大倾斜角对椭圆截面正弦波管换热性能最恶劣时刻的周向局部换热系数影响较小,横摇周期对其几乎无影响;横摇时间、最大倾斜角和周期对圆管与椭圆截面正弦波管周向平均换热系数均无影响。对比分析表明,椭圆截面的抗晃荡能力稍逊于圆管,但晃荡工况下其换热性能仍高于圆管。本文研究结果对绕管式换热器的设计与性能优化具有一定参考价值。     

波纹管换热器的研究及工业应用

采用油、水、水蒸气对波纹管换热器的传热和流动阻力性能进行了试验研究。结果表明，波纹管换热器的总传热系数比光管高1．5倍以上。根据试验数据关联出了波纹管换热器膜传热系数和压力降的计算公式，并在长岭炼油化工总厂、上海石油化工股份有限公司进行的工业试验中验证了关联式的可靠性，同时也证实了波纹管换热器的高效性。目前扬子石化股份有限公司、大连西太平洋石油化工有限公司等大量采用了波纹管换热器，取得了明显的经济效益。     

套管式列管换热器

介绍了一种新型套管式管壳式换热器,该换热器结构上有创新,理论上有突破,具有换热性能好、结构强度高的特点.     

基于两相流型的立式热虹吸式再沸器结果分析

立式热虹吸式再沸器是乙二醇再生与回收系统中的核心设备,针对再沸器气化率低、管程出口管线因气化流型发生振动等问题,采用软件Aspen EDR对管程出口管内径分别为200 mm和300 mm进行了设计对比,通过在换热管内插入扭带对再沸器进行了强化传热.研究了管程出口管内径大小、扭带扭率及扭带厚度变化对气化率和气化流型的影响...     

地下储气库管壳式换热器出现偏流冻堵现象解析

管壳式换热器是地下储气库正常运行的关键设备之一,分析管壳式换热器在不同采气输量情况下出现偏流、冻堵的原因并找出缓解措施,对确保储气库正常运行十分重要。文章结合工程实际,从管壳式换热器产生偏流冻堵的现象、管壳式换热器前管道积存水和液烃的原因、管壳式换热器偏流冻堵的解析、控制偏流及处理冻堵的方法等方面对其进行了论述。     

大型管壳式换热器管-管板连接的可靠性措施

对材料性能、管孔的结构及加工要求、管与管板的连接型式等影响换热器管与管板连接接头强度的因素进行了分析 ,结合乙烯大型换热器E EA12 3F的制造 ,提出了管与管板连接接头的可靠性措施。实践证明 ,该措施切实可行 ,对其它大型换热器的制造中管与管板的可靠性连接具有一定的指导作用     

螺旋扭片换热器壳程传热与流阻研究

在水-水系统下对新型螺旋扭片换热器与普通弓型折流板换热器进行壳程传热与流阻对比试验，考察了扭片开孔与否对螺旋扭片换热器壳程传热性能的影响规律。结果表明，在相同流量下，螺旋扭片换热器单位压降下的壳程传热膜系数为普通弓型折流板换热器的1.4～8.0倍；而开孔扭片换热器的传热效果优于无孔扭片换热器。说明螺旋扭片换热器是一种结构更为合理的新型换热设备，有较好的传热与流阻特性，应用前景广阔。