管壳式换热器数值模拟的并行计算技术研究

利用并行计算原理,在FLUENT软件中对GAMBIT建模的管壳式换热器进行了数值模拟.通过对3种组合计算平台所消耗的机时进行比较,得到并行加速比和并行效率的规律,为复杂的管壳式换热器壳程设计的工程仿真和优化提供了一种新的处理方法.     

管壳式换热器壳程特性数值模拟

通过合理简化,建立管壳式换热器的实体模型,用大型CFD（computational fluid dynamics）软件FLUENT对于管壳式换热器壳程的流体流动与传热性能进行数值模拟研究.利用判断周期性充分发展段的3个主要特征,分别从压力差、无因次温度、速度3个方面,分析具有不同流体速度、不同流体介质、不同折流板间距时几种折流板管壳式换热器模型的进出口段对于壳程流体流动与传热性能的影响.结果表明,管壳式换热器结构一定的情况下,进出口段对壳程流体流动和传热周期性充分发展段的影响长度不随壳程流体性质、流动速度的变化而变化;随着折流板间距与筒体内径的比值增大而增大.     

小尺度管壳式换热器流动和传热数值模拟

通过对称性简化,建立了小尺度管壳式换热器的传热模型。基于Simple算法,采用RNG k-ε方程、多孔介质模型和增强壁面函数法,结合有限体积法及结构化网格对控制方程进行离散,求解三维N-S方程和能量方程模拟了流体在壳程流动的传热过程,在管径不变的情况下,针对节径比分别为1.2、1.4和2.0下的流场及温度场的总体分布规律进行分析,对影响其传热性能的关键因素进行了探讨。结果表明:在相同边界条件下,设计较小的节径比,易在管壁周边形成涡流,换热器的传热性能指标较高,但湍流强度过大,流体剧烈冲刷管束,将对设备的寿命产生影响。     

立式管壳式换热器封头内部气相数值模拟研究

基于FLUENT软件,采用RNGk-ε湍流模型对立式管壳式换热器进气封头内部含二氧化碳浓度为42％的窑气流场进行数值模拟.结果表明:封头内部压力较大区域的平均值约为0.347MPa;压力较小区域的平均值约为0.31 MPa;分布于径向半径240 mm至400 mm的环形区域内的换热管入进气口下端形成了一定强度的涡流,且涡流的轴向范围在100 mm以内;气流轴向速度最大与最小的换热管分别位于径向半径为100 mm和300 mm左右的区域内,这两个区域的气流轴向速度差随着轴向距离的增大而增大.     

管壳式换热器壳程流动和传热的三维数值模拟

提出了一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法 .用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应 ,通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程 ,得到壳程流动和换热的分布 .用该方法对一实验换热器进行了流动和传热的模拟 ,计算结果和实验结果吻合良好 .     

基于FLUENT的管壳式换热器数值模拟研究

利用GAMBIT软件,建立管壳式换热器壳程流场简化模型,进行网格划分并设定各边界;利用FLUENT软件,进行有限元计算。通过设定求解器类型、具体边界条件值以及松弛因子,对模型进行迭代计算。对壳程流体的压力场、温度场和速度场的特点进行了分析,可为管壳式换热器的设计和使用提供参考。     

管壳式换热器流体流动与耦合传热的数值模拟

结合化工行业中使用的某型号管壳式换热器的结构图和工艺参数,对换热器的结构进行了合理的简化,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 FLUENT14.0数值模拟软件中对换热器的流体流动以及耦合传热进行了数值模拟,得到管程和壳程流体的流速分布、压降情况、温度场变化的细节信息。该工作对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

折流杆换热器数值模拟新方法

为了实现对换热器性能的整体数值模拟,阐述了一种"分段模拟,整体综合"的管壳式换热器数值模拟新方法,其核心思想是在对换热器的几何结构及其流道的流体力学和传热特性进行定性分析和结构分类的基础上,对换热器内部流道分段,建立典型流道的完整实体三维模型和网格模型,并且建立分段模型之间的数据联系方案,最后将数值模拟得出的局部数据进行综合处理。     

管壳式换热器壳程流体流动与换热的数值模拟

为了研究纵向多螺旋流管壳式换热器壳程流体湍流流动与换热的工作机理,文中利用FLUENT软件,在壳程流体流速设定值不断改变的情况下,对纵向多螺旋流管壳式换热器壳程湍流流动与换热进行了三维数值模拟。得到了多螺旋流管壳式换热器在不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图、壳程传热膜系数分布图等。根据模拟得到的结果,从多个方面对纵向多螺旋流管壳式换热器壳程湍流流动与强化传热进行了探讨。模拟结果与实验结果进行了比较,二者误差约在±11%以内,吻合良好。     

管壳式换热器的设计

介绍了管壳式换热器的设计步骤,包括传热设计和结构设计。解决了壳程压力为负压时需要注意的相变时传热系数的确定及静电板的设计等问题。通过分析,使换热器的设计更加规范化而且可以有效提高换热器的换热性能,为换热器的设计和发展提供了指导性的意见。     

管壳式换热器强化传热进展

管壳式换热器在石油化工领域应用广泛,其强化传热技术的研究受到普遍关注。主要介绍了近年来国内与国外高效节能管壳式换热器强化传热技术研究的进展情况,分别从管侧、壳侧和整体结构改进三方面分析了管壳式换热器的强化传热效果及特点,最后提出了强化传热的发展方向。     

管壳式换热器强化传热研究进展

随着对节能减排重视程度的提高,换热器的强化传热问题得到了越来越深入的研究,本文介绍了近年来管壳式换热器强化传热研究的一些相关成果,列举了几种应用于管壳式换热器中管程与壳程强化传热的典型元件和结构,为下一步研究工作的开展奠定了基础.     

折流板对管壳式换热器性能影响的研究综述

折流板是管壳式换热器不可缺少的部件,影响着换热器的传热、壳程压降及流动等性能。综述了折流板的缺口高度、间距、结构形式、螺旋角、开孔及材料选择等因素变化对管壳式换热器换热性能的影响。     

间壁式换热器强化传热元件的研究及展望

文章主要简述了间壁式换热器强化传热的基本方法和技术,重点介绍了国内外典型和新型传热元件的特点、开发和应用,总结了国内近期开发研究新型强化传热元件的成果,最后探讨了强化传热元件技术的发展方向和研究方法,为今后开发新的性能更优越的强化传热元件提供参考。     

用于管壳式原油换热器在线清洗小球的性能研究

管壳式原油换热器在石化工业中有广泛应用,在换热器管内结垢会增大热阻,影响换热,经济性变差,因此,需要对换热器进行清洗。研究用于管壳式原油换热器在线清洗的小球,将不同材质和不同形状的9种小球分别放置在240℃原油的高压反应釜内,进行连续搅拌72 h,之后采用数码显微镜进行表观分析以及采用电子万能试验机进行拉伸强度和伸长率测试,结果表明:氟橡胶和氢化丁腈橡胶的实心球均表现出较好的拉伸强度和伸长率,可用于高温原油换热器。     

无泄漏的管壳式换热器壳侧局部含气率的研究

在常温常压下 ,应用电导探针对无泄漏的TEMA -E型管壳式换热器壳侧气液两相流的局部含气率进行了测量 ,研究发现在壳侧错流区折流板的迎流面和背流面附近 ,气液分布有着明显的差异 ,而且两者均不等同于错流区中心区域的气液分布。通过对局部含气率的加权体积积分得到了体积平均含气率 ,并采用马蒂内利参数及全液相佛鲁德数进行关联 ,得到的关联式与实验数据较吻合