波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。     

径向热管换热器壳程压降数值模拟及参数优化

通过对径向热管换热器壳程压力场的数值模拟,分析入口烟气速度对换热器压降的影响规律,并对换热器结构参数进行优化。结果表明:换热器迎风侧压力高于背风侧压力,沿烟气流动方向压力逐渐降低且呈线性分布;换热器压降随入口烟气速度的增加而增加,且其增加速率也相应增大。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程压降进行分析研究,得到其结构优化参数:翅片高度小于26.5mm,翅片间距大于6.5mm,热管横向间距108～111mm,纵向间距120～125mm。     

同轴径向热管换热器壳程流场数值模拟

基于多孔介质模型和分布阻力方法,引入Al-sanea和Taborek两种阻力关系式模拟同轴径向热管换热器壳程的流场。结果表明:换热器壳程静压沿烟气流动方向呈线性分布;随入口烟气速度的增加,换热器阻力损失增大、压降增大;且随入口烟气速度的增加,压降增加的速率增大。     

不同螺旋角螺旋折流板换热器传热性能对比实验

对螺旋角为8°、12°、18°、30°、40°的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和压力降测试,得到了相应结构下的总传热系数和压力降。然后通过对试验数据的整理分析,并进行曲线回归,得到了不同螺旋角的螺旋折流板换热器换热系数和压降经验计算公式。研究表明,实验条件下,30°螺旋角的螺旋折流板换热器的单位压降传热系数要优于8°、12°、18°、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的传热系数。     

三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究

三叶膨胀管是一种新型强化传热管,针对纵向流换热器特点,设计了三种不同管束结构参数的三叶膨胀管自支撑纵向流换热器。应用FLUENT软件及Realizable k-ε湍流模型,对三种不同结构参数的三叶膨胀管换热器壳程强化传热特性展开了数值模拟,并通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性。计算了不同壳程介质流速下,三叶膨胀管换热器壳程的换热系数与压降值,并获得了壳程流体流线以及相应的温度场、速度场和二次流分布图。结果发现,在壳程水流速一致的情况下,管束横向间距越大的三叶膨胀管换热器,壳程拥有更高的综合换热性能和更低的压降值,但相应地,换热系数也更低。流场分析显示,壳程流体流线呈现出三维纵向旋流形态,二次流的出现改变了速度场和温度场分布,二次流的强度随着管束横向间距的减小而增大。     

三分螺旋折流板换热器壳侧传热特性试验

对倾斜角为20°、24°、28°、32°单头和32°双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和作为对照的弓形折流板换热器的水-水传热和压降性能进行了测试;得到了总体传热系数K、壳侧换热系数ho、壳侧压降Δpo等参数和ho/Δpo综合性能指标随壳侧流量的变化曲线。试验结果表明倾斜角20°方案的性能指标均好于其他方案,且其壳侧换热系数和单位压降的壳侧换热系数综合性能指标比弓形折流板换热器方案平均分别高出25%和100%以上。     

内置螺旋纽带换热器强化传热性能实验分析

换热设备的应用遍布生产、生活的各个领域,随着能源成本的升高和碳排放量的增大,采用简单、高效的方式提高换热设备的传热效率对于节能、增效意义重大。螺旋纽带技术作为一种结构简单,实用性强的强化传热技术,强化传热的同时兼具防垢的性能,非常适用于现有设备的技术改造。采用实验的方法对光管换热器和装有自转螺旋纽带换热器的传热系数k及压降ΔP进行测定,通过实验数据的对比分析表明,在管道流速为1.5 m/s,加装螺旋纽带装置后换热器传热系数和管侧流体压降数值比光管时提高了近1倍。     

进风角度对椭圆管翅式换热器流动性能的影响

基于多孔介质模型,对两排椭圆管翅式换热器实验元件在不同进风角度(30°、45°、60°和90°)下的流动性能进行了数值模拟,并与实验结果进行对比,研究了不同进风角度下换热器迎风面气流速度的分布.结果表明:在进风角度测试范围内,随着进风角度的减小,换热器流动阻力损失增大;不同进风角度时总压差Δp计算结果与实验结果的差别均小于7%;进风角度为90°时两相邻椭圆管间通道速度分布最均匀.     

板壳式换热器传热准则关系式的分析与实验研究

假设板壳式换热器为特殊板式换热器,介绍了板壳式换热器传热准则关系式的研究方法.分析比较了壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等的适用性,确定了利用等流速法来进行实验研究,并分别进行了测定实验和验证实验,测定实验控制进出口流速相同,验证实验控制热侧流速不变,改变冷侧流速,采用实验获得的数据拟合传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差.结果表明:传热系数的相对误差小于5%,所得传热准则关系式是合理的,表明板式换热器的研究方法适用于板壳式换热器.     

颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性实验研究

提出了一种基于气体-固体颗粒快速热平衡的颗粒帘换热器。为揭示该换热器中气粒两相间的动力学特性,在颗粒帘换热器实验平台上开展了颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性的冷态实验。实验结果表明:颗粒帘沿程厚度随进气速度的增加而减小,颗粒帘后沿水平偏移量随进气速度的增加而增大;颗粒帘沿程厚度及颗粒帘后沿水平偏移量随颗粒帘初始厚度的增加而增大,随颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小;颗粒帘沿程厚度和颗粒帘后沿水平偏移量随着颗粒帘下落高度的增加而增大;颗粒帘落点水平偏移量随进气速度的增加而增大,随颗粒帘初始厚度及颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小。这些结果为颗粒帘换热器结构的优化设计和气固两相流动、换热及积灰特性的研究奠定了良好的基础。     

N7600凝汽器壳侧汽相流动与传热性能数值计算

采用自行编制的程序对N7600凝汽器壳侧蒸汽的流动与传热特性进行了数值计算,得到了壳侧蒸汽的速度与流线、压力、传热系数以及空气浓度等分布图。结果表明：N7600凝汽车器壳侧整体上呈现“汽流向两侧”的流动特点,与设计的初衰基本相符合,在凝汽器的底部流场中存在小的涡流区．说明管束布置还有不合理的地方;凝汽器汽阻为109．5Pa：平均传热系数为3237,15W／m2·K;随着蒸汽的不断凝结,从冷却管束外围到内部的空气浓度逐渐增大。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热性能及压降的研究

本文对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壳程的阻力的对比,同时通过实验方法对25°、40°螺旋角的螺旋折流板和弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程阻力的研究,得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,螺旋折流板换热器的壳程阻力比弓形折流板换热器的壳程阻力小。     

板式换热器Marangoni凝结实验台的研制和实验

为研究酒精与水混合蒸气在气-液型板式换热器里的Marangoni凝结对其传热和压降的影响,搭建了实验平台,并利用MCGS设计了数据采集监测系统。在70、90 k Pa压力下对气相酒精质量浓度为0、1%、10%及50%的混合蒸气进行了一系列实验,对采集得到的数据进行处理并计算出气侧传热系数和压降,利用Origin Pro 8软件绘出了传热压降特性图,并对实验结果进行了比较。实验结果显示混合蒸气浓度为1%时的传热系数比纯水蒸气的传热系数增加约7%左右,而随着浓度增大传热系数减小。     

折流板位置对换热器性能的影响

采用FLUENT数值模拟方法,研究了简化模型下弓形折流板和螺旋折流板换热器,对应于不同间距/螺距时,流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响,进而研究非等距换热器.结果表明,两种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随壳程流量的增加而增大,而螺旋折流板结构单位压降下换热系数大于弓形折流板,并且其性能受折流板螺距变化的影响较小,体现了螺旋折流板结构的优越性.为进一步研究非等距型换热器提供了依据.     

增压富氧气氛下锅炉高温对流受热面的优化及其换热特性研究

以某300MW燃煤机组为例,运用Aspen Plus软件确定煤粉在增压富氧(CO2与O2体积比为70∶30,压力为1MPa)气氛下生成烟气的物性,采用Fluent软件,结合DO辐射模型,对高温再热器和高温过热器在不同烟气流速下的传热情况进行数值模拟,运用迭代法对其进行换热优化研究,分析优化后换热器参数的变化.结果表明:随着烟气流速的增大,优化后的高温再热器和高温过热器的对流传热系数逐渐增大,辐射传热系数逐渐减小,增压富氧气氛下高温再热器和高温过热器所需换热面积逐渐减小,且变化幅度变小;优化后换热器的烟道高度、烟道宽度、横向节距和管圈高度等尺寸参数均大幅减小,耗材量减少,但烟气压降大幅增大,厂用电耗增加.     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

双壳程管壳式换热器的传热和阻力特性

针对弓形折流板管壳式换热器流动死区大,压降高的不足,提出外螺旋折流板内斜百叶折流板的双壳程管壳式换热器结构,外螺旋角为15°～40°,内斜百叶折流板倾角为45°。通过三维数值模拟,研究其传热和阻力特性,获得其局部流场,并与传统弓形折流板换热器进行了对比,同时分析了外壳程螺旋折流板不同倾角对其性能的影响。结果表明:双壳程管壳式换热器的壳侧流场分布均匀,流动死区减小,综合性能高于相同壳径和管束布置的弓形折流板管壳式换热器,外螺旋角为30°时,单位压降下的传热系数平均提高了24. 4%。当外螺旋角为20°时,该换热器具有最好的综合性能。     

多流程板壳式换热器流量分布特性的模拟与优化

以多流程板壳式换热器为研究对象,建立了板程与壳程的物理模型并进行数值模拟,分析了流速、流道数对流量分布特性的影响及流量分布特性对传热效率、压降的影响。通过增大导孔直径和改变入口角度对板程进行了优化,通过设置双入口和增加挡板对壳程进行了优化。研究表明:多流程板壳式换热器的板程与壳程均存在严重的流量分布不均匀现象,且板程要比壳程更为严重,不均匀性会随流速和流道数的增大而增大,并导致板程传热效率下降6%～14%、壳程下降2%～5%,且均造成压降的增大;增大导孔直径和改变入口角度均有利于板程流量的均匀分布,但效果有限,双入口模式可以很好地改善壳程流量分布的不均匀性,而添加挡板虽使不均匀性降低,但是造成了压降的增大。     

于海鲜酱杀菌的折流板波纹管换热器传热与流动性研究

为了开发用于液体食品杀菌的新型换热器,通过实验研究了螺旋折流板波纹管换热器用于海鲜酱杀菌过程中的传热与流动性能。研究结果表明:在水-海鲜酱的热交换中,螺旋折流板波纹管换热器总传热系数比波纹管换热器提高了10%～50%,比光管换热器提高了30%～130%;管侧海鲜酱综合性能系数α/Δp值波纹管大于光管,壳侧水的综合性能系数α/Δp值螺旋折流板波纹管结构换热器比波纹管结构的和光管结构的都大,证明了螺旋折流板波纹管换热器用于液体食品杀菌具有良好的应用前景。     

螺旋盘管式水-水换热器传热与流动特性实验研究

对螺旋盘管式换热器的特性及国内外研究状况进行了综述,对一种新型的螺旋盘管式水-水换热器进行了传热与流动特性实验研究。实验结果表明,传热系数随冷、热水流速的增加呈现先增加后明显趋缓的变化,存在比较经济的流速数值;实验拟合得到管外流体的对流换热准则关系式,并且得到了一定流速范围内管程和壳程流体压降与流速的关联式,为螺旋盘管换热器的研究及产品设计提供了参考与依据。