基于CFD技术的折流杆换热器的性能分析

折流杆换热器是为了避免管束振动而开发的一种新型管束支撑换热器,近年来在国内外得到了广泛应用。但限于换热器结构的复杂性,其壳程流体的流动和换热细节信息还不甚清楚。为了进一步掌握折流杆对壳程流体的强化传热机理,基于CFD技术研究了折流杆换热器壳程流体流动和传热性能,为折流杆换热器的结构优化提供了理论依据。     

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。     

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。     

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。     

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.     

管壳式换热器的强化传热技术及展望

介绍了管壳式换热器的强化传热技术,列举了相应的强化传热新结构及几种新型的管壳式换热器,阐述了换热器强化传热的发展方向,以期对今后的强化传热研究工作提供帮助。     

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。     

一种耐高压的圆形波纹板板壳式换热器的设计及其传热特性的实验研究

传统的管壳式滑油冷却器结构复杂、换热效率差,以板式换热器替代管壳式换热器用于在高压工况下冷却润滑油是有效的解决办法。文章分析了造成板式换热器承压能力低的主要原因,并研究了一种适用于高压工况的圆形波纹板板壳式换热器。该换热器结构紧凑,承压能力强。设计并进行了以68#汽轮机润滑油与冷却水为介质的换热器换热特性实验。同时分析了实验结果。针对润滑油与冷却水物性参数的差异,文章利用威尔逊法,分离出两侧的对流传热系数,拟合出其传热关联式。该关联式在实验范围内误差在10%以内,适用于所研制的圆形波纹板板壳式换热器。     

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。     

谈谈管板孔桥宽度确定

管壳式换热器是工业生产中用于热量传递的设备．广泛用于石油、化工、轻工等诸多行业中。尤其在我们真空制盐、制硝是不可缺少的关键设备。而在管壳式换热器中，管板又是其重要的组成部分和受压元件之一。设计中为厂保证管板的整体质量，管板孔桥宽度B及最小宽度民un这一技术数据设计者必须明确提出，并在管板施工图上标明，作为管板制造加工和检验的依据。本文就管板孔桥宽度及最小宽度，特别是当所设计孔间距与GB151－－ng钢制管壳式换热器》中的标准值有出人时的确定，介绍一种计算方法，供设计时参考。通常，管壳式换热器的设计，在换…     

熔喷三维气流场的数值计算与分析

为探究双槽形熔喷模头喷气孔端面对空气流场特征和纤维拉伸工艺的影响,对熔喷三维流场进行数值分析。采用Gambit建立了双槽形熔喷模头的结构模型,应用Fluent软件对熔喷三维气流场进行数值计算,分析流场中的速度、温度和压强分布规律及喷气孔端面对纤维制备的影响。结果表明:喷气孔端面对流场分布有一定影响,若远离流场中心,纺丝线上的速度和温度开始下降,而静压值变化较小;流场中心附近处纺丝线上的速度、温度和压强分布差别很小,靠近喷气孔端面的纺丝线上的温度、速度和静压最低;双槽形模头流场不同位置纺丝线上速度、温度和压强的不同导致制备的熔喷纤维在性能等方面存在差异。     

旋转多通道烘缸传热特性的数值模拟分析

多通道烘缸可有效排除烘缸通道内的冷凝水,从而降低能耗,提高干燥效率。但是多通道烘缸旋转速度较高,很难通过实验方式对烘缸的冷凝传热过程进行测量。因此,本研究应用Fluent软件中的VOF两相流模型对多通道烘缸中蒸汽冷凝传热特性进行了数值模拟。以多通道烘缸的旋转速度作为变量,得出了冷凝水含量、传热系数及流动压降的变化规律。结果表明,随烘缸转速升高,通道内冷凝水量增多,传热系数及压降也增大,但是增幅趋缓。     

自堆积式螺旋速冻机流场数值模拟

研究了在入口风速不变的条件下,通过改进结构和改变冻品参数,增大流场气流平均速度,达到降低装置能耗、提高冻结效率的目的。建立二维紊流模型,采用SIMPLE算法,对未放冻品原有结构的流场、开孔和增设隔板后的流场、食品不同摆放密度的流场以及不同食品高度的流场进行模拟计算分析,结果表明:网带的对螺旋塔内流场的平均速度影响小。增设隔板和开孔有利于提高流场内气流的平均速度,增加热交换的充分性。冻品摆放密度增加需要综合考虑气流平均速度、压力、和风机功率等因素。冻品高度在满足不超过孔的位置高度下,增高能增加气流平均速度。     

基于FLUENT的菊花热风干燥流场特性仿真分析

在菊花干燥过程中,干燥机内部的流场分布特点是影响菊花干燥品质的主要因素。为进一步研究在菊花干燥过程中干燥机内部的流场分布及变化规律,针对负压式干燥机,建立了干燥机的物理模型。通过对模型进行网格划分、参数确定和求解计算,得到了菊花干燥过程中速度场、压强场、温度场在干燥机内部的分布情况,实现了对菊花干燥过程中流场分布的数值模拟。为验证模拟结果的准确性,着重将温度场的模拟结果和实测结果进行了对比分析,发现相对误差在8%以内,充分证实了模拟结果的可靠性。     

转杯纺纱通道三维流场的数值模拟

为探究凝聚槽类型对转杯内气流场的影响,采用Solidworks建立三维转杯纺纱通道的几何模型,应用Fluent流体计算软件对纺纱通道内气流场进行数值模拟,并根据计算结果分析纺纱通道内气流场的分布,包括压力场分布和速度场分布。模拟结果表明:以U型槽为例,转杯内静压绝大部分处于-8 287.91~-2 370.92 Pa之间,输棉通道出口与凝聚槽交汇处存在一小部分高压区;输棉通道内的气流呈加速运动,并在出口处达到最大值,约为220 m/s;在相同工艺条件下,V型槽内的速度与静压均高于U型槽,凝聚须条纤维间抱合力较U型槽更紧密,捻度更易于传递,所纺纱线强度更高。     

空气冷却器开缝翅片传热与流动特性的数值模拟研究

文章采用CFD软件FLUENT对空压机中间冷却器用开缝翅片和平直翅片的流动和传热进行了三维数值模拟。通过建立管翅结构的局部模型,利用标准κ-ε湍流方程,研究了温度、速度等在翅片附近的分布,并对比了平直翅片和开缝翅片的模拟结果。结果显示:开缝翅片对空气流动有较大扰动作用,在开缝结构附近出现了大量涡流,强化了空气和冷却水之间的传热过程。在同样条件下,开缝翅片空气侧换热系数比平直翅片大8%,而开缝翅片的压力降比平直翅片也相应增大。     

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。     

四罗拉集聚纺纱系统三维流场模拟与分析

为探究四罗拉集聚纺纱系统集聚区域负压气流对须条集聚效果的影响,使用ICEM CFD软件创建了四罗拉集聚纺纱系统集聚区域的流体动力学模型,采用ANSYS Fluent Release 16.0软件对集聚区域的流场情况进行数值计算,表征了集聚区域的气流分布情况,给出了速度分布规律的数值表征,最后设置不同压强的集聚区负压来纺制纱线进行测试研究。结果表明:吸风槽6°的斜度没有对入口处的横向静压产生影响,吸风槽横向的静压成“U”型分布;不同轴向的速度分量对须条的作用效果不同;横向聚集方向气流对须条有加捻的作用;吸风槽负压增大时,纱线的强力增大,断裂伸长降低,毛羽减少,条干不匀率增加。     

压力条件对不同尺寸条缝喷嘴换热的影响

以条缝喷嘴型的上下冲击式速冻机内部流场为研究对象,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟和实地测试,对比了3种尺寸的喷嘴结构分别在不同压力(190,170,160Pa)条件下3种不同尺寸的喷嘴结构,条件下内部流场及换热特性的区别。结果表明:条缝喷嘴T_0在190Pa条件下的出口风速、努塞尔特数、均匀性比在170Pa条件下的理想,同时横流风速也低。条缝喷嘴T_1在170Pa条件下的出口风速、努塞尔特数、均匀性比在160Pa条件下的理想,但横流风速反而增加。条缝喷嘴T_2与T_0在同一入口压力下相比,只有横流风速较低。在换热强度方面,当入口压力为190Pa时,条缝喷嘴T_1所对应的钢带表面的局部努塞尔特数最大,而T_0与T_1的平均努塞尔特数相差不大。在换热均匀度方面,条缝喷嘴T_0在入口压力为190Pa时的不均匀度最低,换热最均匀。故当空气的质量流量相同时,入口压力为190Pa时所对应的条缝喷嘴T_0能更好地提升换热效率,有利于提升食品的冻结速率。