管壳式换热器自动布管模型

分三种情况建立了管壳式换热器自动布管模型,并编制了计算机求解程序,能自动完成已知换热管根数的布管任务。模型能给出换热器中心线排管数、六边形最外边的排管数、弓形区域内的排管数、布管限定圆直径。较之以往的自动布管模型,本模型考虑了弓形区域内的布管,计算结果更加精确。运算了多个算例,计算结果表明布管正确,模型建立合理。     

大直径U形管换热器管板上扇形分区布管形式

对于大直径U形管换热器,如果管板上按常规布管形式布管,最外层U形管的弯曲半径就很大,不但使得外层的U形管弯管段的无支撑跨距很大,容易导致流体诱发的管束振动问题,而且使得最外层与最内层U形管的长度差值很大,将会影响换热器的整体换热性能。我们通过改变管板上的布管形式,在大直径U形管换热器管板上采用扇形分区布管形式,减小了U形管的最大弯曲半径,消除了U形管最大弯曲半径过大引起的诸多不利因素,既可以避免流体诱发的管束振动问题,还可以改善换热管中物料分布的均匀性,提高换热器的换热性能。     

特殊结构管板布管程序的开发及应用

为缩短特殊结构形式管板布管图的绘制时间,提高布管图的准确性,根据特殊结构管板换热管的布管规律,采用VB语言编制了针对特殊结构形式管板布管图绘制的参数化程序。该程序可以快速进行布管计算,并结合CAD绘制布管图,缩短布管图绘制时间90%以上。     

内置开孔螺旋叶片转子换热管强化传热实验

以60%甘油水溶液为管程介质,对内置不同孔径开孔螺旋叶片转子换热管过渡区传热和阻力特性进行了实验研究。对光管性能进行了实验验证,以保证实验结果的可靠性。同时,对比分析了转子开孔孔径对其强化传热性能的影响,实验结果表明：内置S=0.375螺旋叶片转子换热管努塞尔数比内置S=0以及S=0.25螺旋叶片转子换热管的努塞尔数分别高出9.5%和21%左右,阻力系数高出9%左右。而对于综合性能而言,内置S=0.375螺旋叶片转子换热管的综合评价因子大于内置S=0螺旋叶片转子换热管的综合评价因子,内置S=0.25螺旋叶片转子换热管综合评价因子最小。综上可得,较大直径的开孔能提高转子的综合性能,但是较小直径的开孔反而会减弱转子的强化传热综合性能。     

浮头式换热器管板应力的直接计算方法

依据GB/T 151浮头式换热器管板计算模型,绘制了全新的计算参数曲线,给出了根据管子加强系数K和布管区当量直径参数ρ_t直接求解管板应力和换热管应力的直接计算方法。在工程实践中,可以通过此计算方法按管板实际有效厚度计算管板和换热管的实际应力,以便于对管板厚度进行工程评价。     

换热管压弯刚度分析及对换热器各部件的影响

介绍了换热管弯曲后压缩刚度下降的计算方法,对换热管应力计算和稳定性校核提出新的建议,不同部位的换热管偏转角和应力不同,换热管压缩刚度不同。管板布管区应处理为变基础弹性基础板,进行换热器系统应力分析。     

基于场协同理论的强化管换热效果分析

在湍流工况下,分别对圆管、横纹管、波节管和波纹管的换热效果进行数值模拟。应用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,结果表明:各种换热管的努塞尔数和综合性能系数均随雷诺数的增加而增加,而场协同数则随雷诺数的增加而减小;当雷诺数较大时,各换热管的场协同数逐渐趋于定值;相同雷诺数下,横纹管的各项指标最高,而圆管最低。因此在相同工况下,应优先选择横纹管作为换热器中的强化换热管。     

正三角形布管的简易算法

给出正三角形布管时布管限定圆直径与最大布管数之间的简易计算公式，为工程实践与设计提供一种快速、有效的计算方法。     

新型换热管堵头在换热器检修中的应用

新型换热管堵头包括外套件、内套件和螺栓。外套件和内套件均为锥台型,外套件中心开设有通孔,通孔由螺纹孔和紧固孔两部分构成,紧固孔的直径大于螺纹孔的直径,螺纹孔的直径与螺栓的外径相匹配,内套件的小头端开设有盲孔,盲孔的直径与螺栓的外径相匹配,螺栓的长度等于通孔的长度。该新型换热管堵头在封堵换热管时,不用焊接,只需将螺栓拧紧即可,封堵更简便,应用范围也更加广泛;同时新型换热管堵头还能够从换热管上拆卸下来,便与检修。     

封闭腔内置倾斜换热管的自然对流数值模拟

数值模拟了封闭腔内置倾斜换热管的自然对流流动与换热。研究了瑞利数Ra(104～107)、换热管倾角θ(30～75°)、方腔高宽比A(3/5,1,5/3)条件下方腔内温度场、流场和换热管表面平均努塞尔数Nuav的变化规律。结果表明:换热管表面平均努塞尔数随着瑞利数的增大而增大,换热机理由导热逐渐过渡到对流换热,换热能力逐渐加强;随着换热管倾角的增大,方腔内的流动结构由双涡结构转变为单涡结构,平均努塞尔数与倾角呈递增关系,换热能力加强;随着方腔高宽比的减小,流动结构略有不同,由于方腔顶部二次涡的产生,使得流动换热加强。     

多孔板支撑的管壳式换热器在硫酸生产中的应用

综合考虑强化传热性能和制作安装的便利性,开发了多孔板支撑光滑管（或缩放管）的气体换热器,用于硫酸装置转化系统。该换热器人需将管子能布置得下的较小壳体,并在圆形支撑板上于每根管子周围区域钻一些小孔,气流进入换热器壳程后以顺流方式沿管外壁均匀流动,靠气流通过小孔时的收缩与扩张产生一定的湍流,强化传热。实际运行压降降低,传热效果较好。     

管壳式换热器的一种新的性能设计优化思路

结合国内生产企业实际,提出了管壳式换热器性能设计优化计算的一种新思路:(1)明确优化目标和变量,尽可能施加更为明确的约束条件;(2)根据管程流速的范围和换热管的内径,确定单程换热管数的取值范围;(3)按照采用的设计标准,确定壳体内径的取值范围;(4)最后根据壳径预估折流板间距,并按照一定策略迭代计算更新换热管长和折流板数。该思路极大减小了设计优化计算量,并可得到满足各项热力性能指标的换热器结构参数的绝大部分方案,与以往先预估传热系数法和其它智能算法相比,更为简单、直接,需要的信息更少,而得到符合要求的解决方案变得更容易、全面。     

换热设备零部件 CAD系统的研究与开发

采用Windows2000操作系统和AutoCAD2000为支撑平台,在Visual C 6．0开发环境下,利用面向对象的思想和参数化图形技术开发ObjectARX应用程序,研究了换热设备零部件CAD系统所采用的关键技术以及系统的实现方法。该系统包括零部件设计、校核及自动绘图等功能模块,各部分功能模块既相互独立又相互协调支持,集成一体。通过工程应用证明系统的运行良好,为同类产品CAD系统的开发提供了思路。     

扭曲三叶管传热与流阻性能的数值研究

扭曲管换热器是一种新型高效换热器。在扭曲管强化传热机理研究的基础上,提出了一种新的扭曲管管型--三叶管。验证了标准k-ω湍流模型在圆管及扭曲椭圆管计算中的精确度,并采用该湍流模型对扭曲三叶管Re在4000～20000范围内的传热和流阻性能进行了研究。计算结果表明,扭曲三叶管的Nusselt数比扭曲椭圆管大,虽然压差增大较多但综合传热性能比扭曲椭圆管高。这是由于扭曲三叶管特殊的三叶区结构以及过渡区曲率的变化,使得三叶管内的螺旋流动比椭圆管更为复杂,速度场与温度梯度场的协同程度更好。随着Reynolds数的增大扭曲三叶管的压差及Nusselt数都逐渐增大,但综合性能逐渐降低,在低Reynolds数下扭曲三叶管的强化传热效果较为明显。内切圆直径及过渡圆弧直径越小,扭曲三叶管的综合性能越好,其中内切圆直径的影响更为显著。     

螺旋扁管换热器传热与阻力性能

对不同结构的螺旋扁管管内传热及流体阻力性能进行实验研究,并与光管比较,选出传热与流阻综合性能较好的管型。同时对2台螺旋扁管换热器及1台外螺纹螺旋扁管换热器进行壳程传热与流阻实验研究。根据实验结果给出了管、壳程传热膜系数与阻力系数的经验关联式。     

换热器计算机辅助设计

把换热器的设计和计算机辅助设计的概念相结合,提出了换热器设计的一个系统模型。考虑到换热器结构形式的多样性及影响换热性能因素的复杂性,较好地解决了人机互补问题及与绘图软件AutoCAD的相结合问题。对列管式换热器进行了具体实现。整个系统分成两部分:辅助设计计算部分和辅助设计制图部分。具有良好的适应性和人机友好性。     

新型螺旋盘管换热器的流动及传热性能研究

一种新型的高换热效率的螺旋盘管换热器。将该新型换热器与普通的管壳式螺旋盘管换热器进行理论分析对比,该新型换热器具有以下主要三个方面优势:可轻松拆卸,定期清除管外壁上的污垢;能有效提高管外侧的对流换热系数;有效减少了管壳体本身的蓄热耗能。通过理论分析计算,比较了设计新型螺旋盘管换热器的性能优劣;并进行了实验研究,在实验中,通过对比实验发现新型螺旋盘管换热器管外侧水流速是普通螺旋盘管换热器的2.3倍,管外侧对流表面换热系数是普通螺旋盘管换热器的1.69倍。验证了新型螺旋盘管换热器能够有效提高换热能力,为螺旋盘管换热器的结构设计、性能优化提供有益的理论和实践依据。     

基于ObjectARX2000的机械零件CAD系统开发

在AutoCAD2000开发平台上,以VC++6 0的MFC集合ObjectARX2000为开发工具,采用ObjectARX环境下ADO开发数据库技术,利用ActiveXAutomation技术实现ARX应用程序自动加载,结合参数化绘图技术,建立工程应用程序的基本框架;并以轴零件参数化绘图为例,阐述并开发了机械零件CAD系统的关键技术。     

Fluidized tube heat exchanger

The presence of solid particles in a heat exchanger is important in keeping the surface clean, thus having a beneficial effect on heat transfer. Solids circulation in the system can be provided by means of a recycle tube mounted in the central core of the heat exchanger. In this study a pilot scale fluidized tube heat exchanger system which consists of six fluidization tubes together with the centrally located recycling tube was constructed and pressure drop, liquid–wall and solid–wall friction forces and the effects of the amount of solids introduced to the system on heat transfer were investigated. Experimental results indicate that although the recycle tube causes an approximately 35% decrease in the heat transfer coefficient when no solid is used, the presence of the solids in the system increases the heat transfer coefficient by about 45% above that of the solids‐free system. © 1999 Society of Chemical Industry     

Laminar single phase flow distribution in a multi-tube mini-channel heat exchanger using fractal distribution

Mini-channel technology is a promising solution in a world where there is a growing demand for product miniaturization. In this paper a new geometry for a distributor of a multi-tube mini-channel shell and tube exchanger is proposed which should distribute the flow equally over the tubes. The tubes have an internal diameter of 0.5 mm while the shell has a hydraulic diameter of 1.8 mm. The flow in the heat exchanger is pure counter current flow; no baffles have been used in the shell. Experimental data for laminar single phase water in both the tube and shell side are reported. A mathematical model is developed which can predict the performance of the multi-tube mini-channel that uses the newly proposed distributor. This model considers both heat transfer and pressure drop and makes use of prediction methods proposed in the literature for similar geometries. It has been experimentally validated that the newly proposed distributor gives a good distribution for laminar single phase flows. The mathematical model can predict the experimental performance of the multi-tube mini-channel exchanger within 10% accuracy.