被动强化传热管研究现状

回顾了几种典型的强化换热管元件即波纹管、横纹管、扭曲椭圆管及螺旋槽纹管的研究现状,发现与普通光管相比,这几种强化传热管不仅具有更高的换热能力,还具有较强的抗污垢性能,同时在强化管元件中放置内插物等扰流装置还能继续提高换热能力。基于这些强化传热管元件的较高换热能力在一定工况下才能实现,未来应开发新型的具有扰流、避免流动死区形成的传热管,以满足更广的适用范围或者能够实现更好的换热效果。     

两种波形换热管刚度和应力的有限元分析

波纹管和波节管是在余热回收换热器中使用的两种换热元件,本文以波形管的实际约束和受力状况为基础,用有限元分析比较了二者的应力和应变情况,得到了薄壁波纹换热管的应力和应变(刚度)分布规律,为工业应用提供了可靠理论依据.     

换热管内插扰流子的数值模拟研究

针对强化换热时较难避免的压降损失问题,以数值模拟为手段,对比分析了换热管中安装V字折流板（V-baf）、柱状扰流子（C-rod）,以及旋流子（S-gen）等扰流元件后,流体流动和换热情况。结果表明：扰流元件的加入,可以一定程度上强化传热;总结文献中已有的换热性能评价标准,综合考虑换热强化和压降损失,发现PEC（Performance Evaluation Criterion）是一种容易理解、易于计算的评价指标;经过对比3种扰流子的换热效果,其中旋流子诱导管内流体产生旋转流动,旋转流动可以使得流体在径向发生混合,增大核心区流体温度均匀程度,符合二次流强化与核心流强化原则;同时,旋转流动持续距离长,可以保持较长距离不衰减,换热综合效果较好。     

螺旋折流板换热器阻力及换热性能数值模拟

为研究连续螺旋折流板换热器阻力及换热性能,采用CFD数值模拟方法,选用k-ε湍流模型,比较了螺旋折流板换热器壳程流动与换热性能,进一步研究了不同螺旋角在不同入口速度下的阻力及换热性能。结果表明:不同螺旋角的螺旋折流板换热器,随着螺旋角增大,进出口压降逐渐减小,换热系数也减小;比较螺旋折流板换热器的单位压降换热系数,为了保证换热效率,螺旋角为40°时换热器的综合性能最优。计算结果为螺旋折流板换热器的螺旋角选择提供了理论依据。     

扰流柱协同螺旋片强化套管换热器壳侧换热

对于内管外壁安装有螺旋片的套管换热器的壳侧,在螺旋片所形成的螺旋通道中心,沿螺旋方向周期性地布置扰流柱以进一步提高其换热性能,对这种扰流柱协同螺旋片强化的换热器的换热特性进行了实验研究,应用场协同理论分析了其强化机理。结果表明,在Re=4000～14000范围内,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的传热系数为相同螺距下只安装螺旋片的换热器的1.53～2.53倍,为光滑内管换热器的3.08～4.87倍。在相同质量流量、相同压降及相同泵功条件下,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的综合换热性能明显好于相同螺距下只安装螺旋片的换热器及光滑内管换热器;在相同压降及相同泵功条件下,保持螺距不变,安装扰流柱比螺距减小一半的综合换热性能更好;单位螺距内安装奇数个扰流柱比安装偶数个扰流柱略好。扰流柱的安装增大了径向速度,使温度场与速度场的协同效果更好,从而提高了换热效果。     

空气横掠波纹管束的流动与传热性能

引　言管壳式换热器是石油化工行业应用十分广泛的换热设备 ,它具有易于制造、耐压高等特点 .但是普通管壳式换热器换热效率低 ,因此开发高效传热元件对管壳式换热器的进一步推广应用具有十分重要的意义 .采用翅片管换热器可以大大强化换热 ,但是阻力也增加很多 ,并且容易积垢 ,影响使用 .近年来开发的波纹管换热器由于加工方便、易于制造而越来越受到人们的重视[1～ 4 ] .但对于流体横掠波纹管束时流动传热性能的研究却少见报道 .本文对如图 1所示的波纹管束组成的换热器进行了实验测定 ,研究了 3种排数的阻力与换热规律 ,为设计换热器提供…     

波纹管换热器及其在氨冷凝系统中的应用

介绍了波纹管换热器的强化传热机理及传热元件的制造工艺，并与光管换热器的换热性能进行了比较，结合公司生产实际介绍了波纹管换热器在氨冷凝系统中的应用情况。     

不连续双斜向内肋管换热器换热性能研究

不连续双斜向内肋管是一种新型强化换热管,采用数值模拟的方法对管内的流动情况进行分析,流体在管内形成了强烈的涡流,且主要出现在壁面附近;设计开发了一种可制造该强化换热管的模具,利用该模具生产的不连续双斜向内肋管制造了一台小型换热器,与同规格的光管换热器进行对比实验,研究表明不连续双斜向内肋管换热器的传热系数和热效率较光管换热器要高,具有优良的强化换热性能,在换热器行业具有广阔的应用前景。     

齿边穿孔扭带对管内强化传热的实验研究

研究新型扰流元件--齿边穿孔扭带插入换热管中强化传热的情况,考察影响传热效果的三个因素:孔径、孔距、扭矩。并通过对比实验,分析在换热管中分别插入齿边穿孔扭带、穿孔扭带与无孔扭带时,强化传热的效果。     

梅花形孔板换热器壳程流动与换热特性模拟

换热器是化工生产的重要设备之一,为了解决传统的弓形折流板换热器存在压降过大和换热效率低的问题,设计了一种新型的梅花形孔板换热器。针对使用简化模型进行模拟研究的局限性,构建了梅花形孔板换热器壳程全三维模型。采用CFX模拟比较了梅花形孔板换热器与弓形折流板换热器壳程的流动换热特性,并进一步研究了孔板间距与换热器性能的相关性,得到了换热管外表面平均对流换热系数h,以及壳程压降Δp随雷诺数Re变化的规律。研究结果表明:梅花形孔板换热器可以有效消除折流板换热器中存在的流动死区并减少壳程压降,同时孔板处流体形成射流破坏流动边界层,强化换热。在模拟雷诺数范围内,孔板换热器的综合性能参数h/Δp相比折流板换热器平均高约12%;相同雷诺数下孔板间距越大换热器综合性能越高。     

直管与波节管换热器热应力及阻力特性对比实验研究

为了研究波节管换热器的热应力和阻力特性,对具有相同管长和传热面积的波节管换热器和直管换热器进行了对比实验,分析了不同温差下的轴向应力和不同雷诺数下的管程、壳程的阻力损失。结果发现:与直管换热器相比,波节管换热器具有很好的轴向热补偿性能,在相同的实验条件下,其轴向作用力和轴向热应力均比较小,适合应用于大传热温差场合;波节管换热器的阻力损失高于直管换热器,但在低雷诺数时阻力损失相差不大,且具有较高的传热系数。     

LAMINAR FLOW HEAT TRANSFER WITH INLINE MIXERS INSERTS

Heat transfer coefficients were measured for heat transfer to a Newtonian fluid flowing in laminar flow through a tube with inline mixer inserts. Kenics “Static” mixer and Ross LPD mixer inserts were studied as heat transfer augmentation devices. The mixer inserts were in the inner tube of a concentric tube heat exchanger. Steam was condensed in the annulus of the exchanger. Significant heat transfer enhancement was obtained with both inserts at the expense of even greater pressure drop increases. The use of the Ross mixer insert gave greater augmentation than did the use of the kenics insert. An analysis using the analogy between momentum and heat transfer allowed the prediction of heat transfer coefficients from pressure drop measurements. The predicted coefficients were in good agreement with experimentally measured heat transfer coefficients for laminar flow.     

LAMINAR FLOW HEAT TRANSFER WITH INLINE MIXERS INSERTS

Heat transfer coefficients were measured for heat transfer to a Newtonian fluid flowing in laminar flow through a tube with inline mixer inserts. Kenics “Static” mixer and Ross LPD mixer inserts were studied as heat transfer augmentation devices. The mixer inserts were in the inner tube of a concentric tube heat exchanger. Steam was condensed in the annulus of the exchanger. Significant heat transfer enhancement was obtained with both inserts at the expense of even greater pressure drop increases. The use of the Ross mixer insert gave greater augmentation than did the use of the kenics insert. An analysis using the analogy between momentum and heat transfer allowed the prediction of heat transfer coefficients from pressure drop measurements. The predicted coefficients were in good agreement with experimentally measured heat transfer coefficients for laminar flow.     

波纹管换热器在脱碳水冷系统中的应用

介绍波纹管换热器在脱碳岗位水冷系统的应用效果。通过对已使用过的水冷排管和普通列管水冷器与波纹管水冷器相比,结果表明波纹管换热器具有传热效率高、耐腐蚀、适应工况变化好、运行维护费用低等特点。     

波形膨胀节对管壳式换热器固定管板的影响

针对固定管板管壳式换热器有时因管,壳间温度差大,引起轴向力太大;管板太厚,影响换热管与管板的连接质量等问题,分析了在其壳体上设置波形膨胀节后,温差轴向力可显著降低,明显改善了管板的受力情况,当出现固定管板太厚时,设计宜在换热器壳体上设置波形膨胀等。     

大孔板波形管碟环式换热器在120 kt/a硫磺制酸装置中的应用

大孔板波形管碟环式换热器是流路换热器的进一步改进，主要特色在于采用开孔的碟、环式挡板代替圆缺型折流板，采用波形管代替普通光管，且在换热器管板的中心区域不布列管。这些措施显著降低了壳程阻力和滞流区，壳程的气体接管方位可任意选定。它在120kt/a硫磺制酸装置转化工序中三年多的运行情况表明，该换热器具有传热系数高、一次投资少、阻力小、运行费用低等优点。     

凝结换热器采用螺旋槽管的强化传热研究

<正> 引言 螺旋槽管具有轧制方便、传热系数高且抗结垢能力强等优点,因而越来越多地应用于石油、化工、电力等工业部门中.纵观螺旋槽管强化传热的研究发现:螺旋槽管管内强化传热的研究和应用已趋成熟和完善.然而由于实际工作的困难,有关螺旋槽管管外凝结换热的研究尚待深入.为此,本文对螺旋槽管凝结换热器进行了试验研究,并将研究成果应用     

基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究

针对沉浸式换热器管外强化传热的问题,采用振动壁面的方式向换热器内输入超声波,研究了超声外场对沉浸式换热器内的管外流动、空化现象以及传热强化的作用。超声作用在流体中能够产生空化现象和声流的传播。其空化作用使得邻近振动面的流体发生液气相变,在远离振子的区域发生微小气泡的膨胀,换热器管外流体区域的平均气体体积分数由未加载超声时的0.01302最大增至0.01359。声流现象使得换热器管外流体的流速具有和超声波相同的脉动变化特性,呈高低速相间分布流向换热器两侧,最低速度接近0,最高速度4.93 m·s^-1,平均流速由0.0248 m·s^-1增至0.102 m·s^-1,超声作用效果显著。在空化和声流的双重作用下,换热管外表面湍动能均值由2.090×10^-4 m²·s^-2增大至0.01847 m²·s^-2,表明换热管外表面流体受到扰动增强,换热管外表面对流传热系数由1634.533 W·m^-2·K^-1增大至2031.069 W·m^-2·K^-1,传热强化比率达24.26%。本研究对超声技术在沉浸式换热器内的应用具有重要意义。     

波纹管管外冷凝特性的研究

以煤油蒸汽和水蒸气为工质研究了波纹管管外冷凝时的传热特性。试验中采用内管为波纹单管的套管换热器,分为水平和垂直2种布置方式。在不同流速下,根据试验测量的温度和流量等参数计算波纹管管外传热系数;并与相同参数(流速、温度)条件下光管管外传热系数的理论计算值进行比较。结果表明:随液相雷诺数的提高,传热系数随之提高,相对光管,波纹管管外传热系数有明显提高;波纹管有效地增强了管外冷凝传热;水作为单一工质相对于多组分的煤油,波纹管对其管外冷凝强化效果更好。     

管壳式换热器强化传热技术进展

介绍了管壳式换热器强化传热技术的最新进展及技术动向。管程强化传热采用螺旋槽管、横纹槽管、波纹管、缩放管、菱形翅片管、花瓣形翅片管等传热元件,壳程强化传热采用弓形折流板支撑、折流杆式支撑、螺旋折流板支撑、空心环网板支撑、旋流网板支撑和管子自支撑等管束支撑结构。随着技术的进步,目前节能、高效的旋流网板急扩加速流缩放管管壳式换热器已广泛应用于硫酸生产中,提高了转化工序热能利用效率。