基于CFD的圆肋翅片管结构优化

应用数值模拟的方法对不同翅片角度、不同翅片间距的伞形翅片管通道的流动与换热特性进行了研究,以正方形布管时4根管所包围区域为单元流道进行计算。结果表明。在文中尺寸条件下,壳侧流体的换热性能随伞形翅片角度α的增加而增大,其中α=120°时的换热性能在几种伞形翅片管中最优,阻力损失相对较小;α=120°时,不同翅片间距的伞形翅片管中,翅片间距为16 mm的伞形翅片管的换热性能因子j较翅片间距为8 mm的伞形翅片管提高12.3%,阻力特性因子f较翅片间距为8 mm的伞形翅片管增大27.8%。对不同角度以及不同翅片间距的伞形翅片管通道换热与流动阻力特性的研究,对优化现有翅片管的结构、提高换热性能具有重要意义,并对管型选取提供依据。     

大型相变热交换器壳程蒸汽流动数值模拟

在大型相变热交换器壳程添加纵向导流板结构,采用Fluent软件对壳程蒸汽流动进行数值模拟计算,分析研究纵向导流板尺寸对热交换器壳程流场分布、阻力性能、传热性能及综合性能的影响规律。数值模拟结果表明,因纵向导流板使蒸汽纵向冲刷管束,充分利用整个管束区进行热交换,故热交换器壳程蒸汽流场分布及换热效果较无导流板更好。采用纵向导流板结构可显著降低热交换器壳程压降、明显提高热交换器传热系数,使热交换器的综合性能得到有效提高。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小     

圆弧形凸台板式热交换器传热及流阻性能数值分析

采用计算流体动力学模拟方法,对板式热交换器圆弧形凸台板片进行数值模拟,并将烟气出口温度模拟结果与相关文献中的试验数据进行比对分析,验证了数值模拟的准确性。运用Fluent软件,对圆弧形凸台板片烟气侧传热和流阻性能进行数值模拟分析。不同凸台倾角时流道内温度场和压力场的分布情况表明,随着凸台倾角的减小,热交换器传热效果变好,但流动阻力变大。凸台间距减小及凸台高度增大时,热交换器传热及流阻性能变化情况具有同样规律。拟合了热交换器传热和流阻性能变化曲线,归纳了各几何参数对热交换器传热和流阻性能的影响规律,可为板片优化设计提供依据。     

板翅式热交换器中一种新型正弦波纹流道的数值模拟

采用数值模拟方法对板翅式热交换器周期性正弦流道中层流流体的传热性能进行研究,得出了翅片流道截面结构尺寸、振幅和波长对正弦流道传热综合性能的影响。结果表明,传热综合性能随截面宽度增大而降低,随着波长的增大而增大。截面高度对传热综合性能的影响呈现出不规律性,当截面高度5mm时综合性能最佳。振幅对综合性能的影响随雷诺数不同而不同,Re=50时随振幅增大综合性能不断降低;Re≥100时,在相同Re下,随着振幅增大,综合性能也提高。模型截面宽度2.5mm、截面高度5mm、振幅2mm、正弦波长30mm时具有最佳的综合性能。     

振动圆管内对流传热特性及场协同分析

采用FLUENT动态网格技术,研究了某型固定管板式热交换器两折流板间换热圆管在振动条件下管内流体的流动与传热特性,分析了不同振动参数对传热性能的影响。在文中计算工况下,数值计算结果及场协同分析表明,振动能强化传热,且其传热效果随振动频率和振幅的增加而增强,传热强度最多提高71％。在半周期内,时相位为90°时管内传热性能最好。在同一振动参数下,雷诺数越小,强化效果越好。对每一来流速度,存在临界振幅和频率,低于临界值不能强化传热。     

考虑对流换热的水平套管式蓄热体数值模拟

在考虑对流传热作用的基础上,采用数值传热方法建立了十水硫酸钠蓄热材料的凝固/熔化模型,并应用焓法对水平放置的同心套管蓄热体进行了数值模拟,分析了相变传热过程中不同时刻套管内相变材料的速度场和温度场分布,考察了对流换热对传热的影响。研究结果表明,随着蓄热过程的进行,对流换热对传热的影响越来越强烈,不可忽略。对两种可增强对流换热效应的偏心套管式蓄热体和非均匀内纵翅片套管式蓄热体进行了研究,结果表明两种新结构都能较大幅度提高蓄热体性能,缩短放热时间,而且非均匀内纵翅片套管性能更优。研究结果对该类蓄热体在工程实际中的应用具有一定的参考价值。     

不同针翅形状换热管的数值模拟

以水和柴油为换热对象,对三种不同针翅形状的换热管压降Δp、总换热系数K、综合换热性能ho/Δp进行数值模拟,得出滴形针翅换热管的传热和阻力性能均较圆柱形针翅管的好,椭圆形针翅管的传热性能不及滴形和圆柱形针翅管,但阻力是三者中最小的结果.     

内插自振弹簧换热管传热性能试验研究

对6种不同几何参数的内插自振弹簧换热管和光管的传热及阻力特性进行了试验研究,结果表明,内插自振弹簧换热管的存在增加了对流体流动的扰动,破坏了管内侧的层流层,起到了扰流作用,提高了换热管的换热能力。内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03～3.21倍,强化传热综合性能优于光管。     

高压热交换器防冲挡板结构优化

为解决高压热交换器内的防冲挡板防冲能力弱、易脱落等问题,设计了一种高压热交换器双层防冲挡板结构。通过建立高压热交换器防冲挡板结构的物理模型,分别对高压热交换器双层防冲挡板结构、圆孔型防冲挡板结构、圆弧型防冲挡板结构进行数值计算,比较3种不同防冲挡板的防冲能力及对换热管的保护作用。研究结果表明,高压热交换器双层防冲挡板和圆弧型防冲挡板相比于圆孔型防冲挡板,能够更好地保护换热管;当水蒸气以相同速度流入3种不同防冲挡板结构时,双层防冲挡板中心速度均值为1.393 3 m/s,远低于圆孔型防冲挡板的2.283 0 m/s与圆弧型防冲挡板的2.651 6 m/s,因此其防脱落效果也更好。高压热交换器双层防冲挡板结构具有很好的防冲能力,能更好地保护换热管,有效工作时间更长,无需频繁更换。     

铝板翅式换热器翅片表面性能的试验研究

目前,国内进行板翅式换热器设计时,直接采用日本神户钢铁公司的翅片表面性能曲线势必会导致板翅式换热器热力设计有较大的误差。为此,设计并搭建了一台翅式换热器翅片表面性能试验装置,对锯齿形、波纹形、百叶窗形3种常见的铝翅片表面进行了冷态和热态试验研究,测定翅片表面传热性能和摩阻损失曲线,得到了雷诺数Re与传热因子j、摩擦因子f的关系。试验结果表明,国产翅片的摩擦阻力与国外接近,甚至低于国外,而传热性能大约低10%;在Re>4000时,随着雷诺数的继续增大,国产翅片传热性能降低较快,这说明国产翅片的加工工艺、制造精度和材料冶金工艺等虽已接近国外先进水平,但还有待进一步改进。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

板翅式换热器翅片表面性能的三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对板翅式换热器单通道流场进行了数值模拟。得出不同结构参数和操作参数下3种常见翅片的表面性能曲线,并分析了平直翅片的翅片高度和翅片间距、锯齿翅片的切开长度、波纹翅片的波幅与波距对翅片表面流动与传热性能影响。所得结论可为板翅式换热器的设计和优化提供有益的参考。     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

油介质作用下旋流管式换热器强化传热试验

以单相机油为介质 ,固定水的流速及两侧的进口温度不变 ,通过改变机油的流速来测定不同工况时油的出口温度的方法对光滑管、W形及勺形旋流管式三种换热器的传热及流动阻力性能的影响进行了试验研究 ,得到换热器的传热准则关联式和压降随流速变化的流阻关联式 ,为以油为加热和冷却介质的换热器的设计及改造提供了理论依据。由试验结果知 ,W形及勺形旋流管式换热器的传热性能明显优于光滑管式换热器 ,低流速时又以W形旋流管式换热器为最优。如果以油为工作介质 ,宜采用W形旋流管式换热器。旋流管式换热器是高效换热和节能的新技术产品 ,可广泛用于石油化工、动力、车辆等工业生产领域。     

大型LNG换热器结构设计及换热性能模拟

板翅式换热器目前广泛应用于中小型天然气液化工厂,当其应用于大型天然气液化领域时,由于需要多个冷箱及板翅式换热器并联进行作业,由此带来的流体均布问题较难解决,进而导致换热性能显著下降,这一因素制约了板翅式换热器的大型化应用进程。对现有板翅式换热器结构进行了优化设计,开发出一种新型板翅式换热器换热结构,并对其换热性能进行模拟计算,结果表明,新型板翅式换热器在天然气处理规模较大时,具有较好的换热性能,该研究结果可为大型板翅式换热器结构设计提供参考。     

空气冷却器管外膜传热系数的计算

从翅片管外侧传热系数的通用表达式出发,分析了翅片效率对传热系数的影响,推导出了翅片热阻的计算式,对空气冷却器管外膜传热系数计算式进行化简,得出了以基管外表面积为基准的翅片对空气的传热系数计算式,介绍了一组常用的空气冷却器间隙热阻关系图,最终得出了以基管外表面积为基准的总传热系数计算式.     

平直翅片管翅式换热器减阻强化传热数值模拟

摘要借助Fluent软件，采用边界加密的六面体网格，建立了平直翅片管翅式换热器三维物理模型。在层流假设的基础上，利用具有二阶精度的QUICK差分格式，对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。根据得到的换热器通道内的传热与阻力特性，提出了可以通过控制宏观流场来减阻强化传热的思想，给出了一种在工程上容易实现的方法，并进行了相应的数值计算。结果表明，新方案使传热Nu数平均提高了7．24％，而阻力系数下降，且最大下降达6．39％。     

管外翅片强化传热途径与研究进展

介绍了管翅式换热器管外翅片强化传热的措施及其最新研究进展 ,总结了不同翅片形式强化传热的机理及翅片参数对传热与流阻的影响规律。提出了翅片尺度的新概念 ,并指出了今后的研究方向。