管壳式换热器流动与传热的研究

换热器是一种热量交换的设备,而管壳式换热器又是应用最为广泛的一种,换热器传热效率的高低又直接影响到企业的效益,因此,对于管壳式换热器的流动与传热的研究具有深远意义。管壳式换热器具有很复杂的内部结构,又由于壳程的内部流动状态变化不定,所以难以用实验的方法对其进行研究,论文运用的就是避免并排除了不可操作性的因素,运用计算流体力学软件FLUENT软件对管壳式换热器的工作流程进行了数值模拟,易于操作同时便于观察。在模拟过程中,我们通过改变一系列参数,包括改变换热管束的排列方式以及换热器壳程的内部结构,论文着重对换热管束排列方式对换热效果的影响做了深入研究。     

管壳式换热器强化传热技术概述

总结了近年来国内外新型管壳式换热器的研究进展,从管程、壳程、管束三方面介绍了管壳式换热器的发展历程、结构改进及强化传热机理,并与普通弓形折流板换热器进行对比,概括了各式换热器的强化传热特点。最后指出了换热器的研究方向。     

管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施。     

基于三维实体模型的管壳式换热器壳程流场和温度场数值研究

根据管壳式换热器的结构特点,采用基于管壳式换热器真实三维实体模型的几何建模方案,提出了管壳式换热器周期性全截面计算模型,实现了具有复杂壳程结构的管壳式换热器的数值模拟,克服了现有数值模拟建模方式的一些不足,为再现和模拟管壳式换热器壳程的真实流动状况,以及分析各种构件对壳程流体流动和传热性能的影响提供了良好的辅助手段。在综合考虑折流杆换热器壳程流体流动与传热的多方面影响因素下,提出了对折流杆换热器周期性单元流道模型的修正算法,改进和完善了折流杆换热器周期性单元流道计算模型的实用性和适用性。     

管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响研究

管壳式换热器中,由管板间隙引起的漏流不利于换热器的传热。通过一种新型网格生成方法,对所建立的三维实体模型进行网格划分,并利用CFD软件Fluent进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。计算中采用标准k—ε模型,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。将模拟结果引入换热器评价指标,全面分析管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响。     

核级管壳式换热器管束流致振动的TEMA标准分析方法

换热器广泛应用于核电厂传热过程,其中折流板管壳式换热器是最常见的一种。但是,这类换热器的传热管束易发生流体诱导振动,造成设备破坏。针对核级管壳式换热器的实际运行工况,依据TEMA标准,探讨了卡门旋涡、紊流抖动、流体弹性不稳定、声振动流致振动的分析方法,对防止管束流致振动破坏提出了解决办法。     

压缩机级间管壳式换热器设计与软件开发

管壳式换热器在各工业领域应用广泛,但其壳侧结构较为复杂,其传热与流动状态难以预测,且设计过程涉及大量的计算、图表及标准规范,导致设计周期长、费时费力。研究针对压缩机级间管壳式换热器进行了详细合理的设计与热工计算,确定了管壳式换热器热负荷、换热面积、传热系数等结构与热力参数;并基于MATLAB技术开发了压缩机级间冷却器的设计与校核软件,提高了设计人员的工作效率与换热器设计精度;最后针对一种工程案例,完成了对压缩机级间冷却器的设计计算。     

管壳式换热器流场数值模拟方法研究

对单弓形折流板式换热器的结构进行合理简化,利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 14.0数值模拟软件中对其温度场和流场进行数值模拟。将定壁温假设方法与同时考虑壳程和管程流体的两流程耦合计算方法的模拟结果进行对比,结果表明:同时考虑壳侧和管侧流体流动与传热,更有助于揭示换热器局部温度场变化的实际情况,模拟结果与实际情况吻合较好,能够为管壳式换热器结构优化设计提供更好的参考依据。     

内波纹螺纹管换热器的研制及应用

本文叙述了新型高效内波纹螺纹管换热器的研制过程及在工业中的应用，结果表明，该换热器强化传热效果是原管壳式换热器的１．７倍。     

换热器技术进展及发展预测

一、概况传统的管壳式换热器和广泛发展的紧凑式换热器,由于采用了多种多样的传热强化技术,在结构和性能指标上有不少进展,下面对此作些简要的分析和讨论。     

螺旋折流式换热器的直接设计方法

直接设计方法是一种先进的换热器设计方法，当换热器的局部几何特征可以代表整体的几何特征时，便可以应用此方法。此方法从有规律的换热器局部几何特征出发，通过计算以及推导确定换热器壳程、管程的允许压力损失以及总的传热量限制条件下管长对管数的关系式，将三个关系式绘制于同一图中来确定设计区域，从而进行后续的设计计算。本文运用此方法，对螺旋折流式换热器进行了简单的设计。     

低压降高效换热器复合强化传热试验研究

大小孔折流板与圆弧波纹管都是近几年提出的降低换热器壳程压降和提高传热效果的结构元件。针对大小孔折流板和圆弧波纹管的特点,提出了将两者相结合的低压降高效换热器,并试验研究该换热器的流动和传热性能。结果表明,换热器具有较低的壳程压降和良好综合传热能力。与光管的普通弓形折流板换热器相比,相同流量下,大孔直径为φ26mm的圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的壳程板间压降可降低64％,虽然孔径较大时壳程膜传热系数有所下降,但总传热系数有明显提高。若以单位压降的传热系数来评判,圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的强化传热性能要远高于普通弓形折流板换热器,最高值可达普通弓形折流板换热器的2．87倍。     

一种多功能换热器的设计与试验

为研发数据机房空气调节用高效制冷机组的需要,设计了一种兼为冷凝蒸发器和储液器的多功能壳管式换热器。换热器的管程为蒸发侧,由数个相互独立的蒸气压缩制冷回路的蒸发管簇组成,通过启停制冷压缩机的工作数量等能量调节技术以适应热负荷的宽幅变化;壳程为冷凝侧,进入的第二制冷工质的干度或过热度随着外界环境温度及热负荷的变化在较宽的范围内波动,通过进液口、均流板和蒸发管簇,被冷凝和过冷后储存在壳管的下半部,通过液泵输送到室内侧蒸发器吸热。该换热器结构紧凑、工作可靠,可通过调节制冷系统的能量输出精确控制供液参数,并通过调节第二制冷工质的供液量快速响应被控对象热负荷变化,工程样机性能试验结果表明该换热器达到了预期设计目标。     

椭圆管管壳式换热器壳程传热性能的试验研究

通过试验方法对椭圆管换热器与螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降的研究,同时进行了壳程传热性能和压降的对比。从试验数据处理中得出,椭圆管换热器的传热系数虽然不高于采用圆管作为换热管的螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热系数,但其单位压降下的壳程传热系数却远远高于螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器单位压降下的壳程传热系数。     

新型高效扭曲管双壳程换热器的研制

应用计算流体力学模拟了不同扭距下扭曲管的传热性能。通过实验室测试并比较扭曲管换热器和弓形折流板换热器的传热性能差异;介绍了扭曲管双壳程换热器的结构设计创新。通过工业试验产品在某厂的成功应用,验证了该新型高效扭曲管双壳程换热器的综合强化传热能力比传统折流板换热器提高30％～40％,节能效益显著,工业应用前景广阔。     

管壳式热交换器结垢故障虚拟感知方法

随着核电、石油化工等行业需求的增长以及工艺复杂程度的提升,其关键设备状态的安全监测缺少直接、实时、在线的 监测手段,难以实现故障的准确诊断与预警。 本文选取石化和核电行业关键设备管壳式热交换器作为研究对象,通过分析热交 换器换热管外结垢机理及对换热性能影响,应用总传热系数建立换热效率、传热平均温差与结垢厚度间的表征关系,提出了一 种管壳式热交换器结垢故障虚拟感知方法,利用热交换器的温度、压力、流量等高精度、易获取运行数据,实现热交换器结垢厚 度在线准确感知。 最后,通过在热态功能试验台架回路上采用高压容器试验件开展了测试验证。 结果表明,基于总传热系数的 热交换器结垢虚拟感知模型能够在 30% 误差范围内实现在管径 2. 2% 以上的垢层厚度监测。     

预应力换热器性能的数值分析与实验研究

通过对某折流杆预应力换热器模型样机的传热工艺数值计算和进一步的结构数值计算,结合模型样机的预变形实施、控制以及实验检测技术研究,实现了一种预应力换热器设计、制造及其专利技术实施。在对折流杆换热器中变形相互约束的构件之间所产生的温差应力进行数值分析的基础上,研究了预变形量对有效缓解和协调固定管板换热器在运行中各构件（管板、壳体、管束）之间的变形约束所产生的作用。研究结果表明,合理施加的预变形量可以显著地降低管板、管子和壳体上承受的温差变形约束,预变形量可以有效地控制这类换热器的运行工况下产生的温差热应力,对于防止管子与管板连接区域的破坏,避免管子压缩失稳破坏和提高换热器壳体的承载能力都有极大的益处,从而为这类换热器的设计制造以及使用和维护,延寿技术研究开辟了一条新的途径。     

管壳式换热器在工艺螺杆压缩机中的应用

换热器作为一种基本的换热设备,在化工、动力、冶金、食品、能源、航天等工程领域中有着广泛的应用.阐述了U型管壳式换热器在工艺螺杆压缩机中的应用及利用经验算式和htri软件方法对换热器进行设计,为石化压缩机系统中换热器的选型提供合理的依据.     

壳程螺旋扭片强化传热试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对壳程插入不同节距及开孔的螺旋扭片管束和纯光管管束换热器进行了壳程传热及流阻对比试验,分析了螺旋扭片对壳程传热性能的影响。结果表明,螺旋扭片的节距和开孔对壳程传热性能均有较大影响,但对壳程阻力影响不大;试验范围内,当8000Reo17000时,L=140 mm,d=0的螺旋扭片管束换热器综合性能最好。