密封条对六分螺旋折流板换热器壳程侧换热影响

针对两种不同剪裁方式(60°、90°)布置的六分螺旋折流板,建立无密封条和存在密封条的换热器壳程侧模型;采用CFD分析软件借助数值模拟的方法,研究密封条及密封条结构改变对换热器壳程侧流动和传热的影响。结果表明:密封条的存在能够有效的提高壳程侧的换热系数,对90°扇形剪裁方式布置的六分螺旋折流板换热器壳程的影响较60°明显;在壳程侧换热系数增加的同时,壳程压降也随之增大。密封条宽度与间隙比值越大,壳程侧的换热系数越高;当比值为94.1%时,壳程单位压降换热系数较无密封条时增加(8.05~17.8)%。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。     

螺旋外肋管换热器壳侧流体流动与换热特性数值研究

利用CFD技术,研究了螺距及肋高对螺旋外肋管换热器壳程流体流动和换热性能的影响。建立了壳程周期性单元流道模型并进行数值计算,详细分析了不同螺距、肋高对壳程流体流动及换热的影响。结果表明,适当地减小螺距可以有效地强化管壁对流换热效果,同时伴随着摩擦阻力系数的增大,但综合换热性能更强。在高雷诺数区域,随肋高的增大,螺旋外肋管的换热性能随肋高的增加比较明显,而摩擦阻力系数的变化与肋高变化的程度大致相同。速度场和温度场的平均协同角随螺距的减小而减小,协同程度增强。提出了螺旋外肋管换热器壳程换热及阻力性能公式供相关工程设计参考,并对外肋管换热器壳程综合强化性能做出了评价。     

新型花板式换热器

为了克服传统的壳式换热器的折流板壳程流体横向冲刷换热管时存在振动大、压力损失大和易结垢的缺点,研制出一种新型的花板式换热器,其壳程流体的流动方式为纵向冲刷换热管,具有壳程阻力较小、换热器内管子振动小、噪声小等特点。     

倾斜折流栅式换热器壳程热力特性研究

为提升常规斜向流换热器的壳程传热性能,提出了一种倾斜折流栅式换热器。采用CFD分析软件FLUENT,标准k-ε模型方程对两种斜向流换热器的壳程热力特性进行了数值研究,并运用场协同原理分析了斜向流换热器的强化传热机理。结果表明:随着折流栅倾斜角的降低,壳程传热系数、压降、综合性能升高,但随着倾斜角的继续降低,如在(60~70)°范围内,壳程传热系数和综合性能基本保持不变;倾斜折流栅式换热器能够提高壳程局部纵向流场的流速,增加壳程流体整体的斜向流程度和速度场与温度场的协同性,强化换热。倾斜角为70°时,倾斜折流栅式换热器较常规斜向流换热器壳程传热系数和综合性能分别提高(7.54~7.66)%和(6.29~6.45)%。研究结果为斜向流换热器的结构优化和推广应用提供了理论依据。     

基于Fluent 的管壳式换热器数值模拟及优化

文中针对当前管壳式换热器结构特点及特性,提出了T型折流板和Y型折流板2种新的折流板结构.利用ANSYS Workbench平台,创建了T型折流板和Y型折流板管壳式换热器的几何模型及有限元模型.同时,利用Fluent分析了换热器在不同流体入口速度下的壳程流动及换热性能.针对Y型折流板管壳式换热器,研究了折流板侧板夹角对Y型折流板换热器壳程换热性能的影响.利用DesignExploration多目标优化工具,对T型折流板的结构参数进行了优化.     

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。     

重整装置双相不锈钢换热器腐蚀泄漏原因分析

某石化企业重整装置再生循环干燥系统S22053双相钢换热器换热管发生泄漏，堵管率达到64%,导致换热器失效。通过对泄漏换热器宏观观察，并对取样采用化学成分分析、金相分析、腐蚀坑形貌观察、能谱分析等表征手段，结合壳程入口处再生气露点温度计算、温度场数值模拟进行失效分析。结果表明：重整装置双相不锈钢换热器的失效原因为壳程侧的盐酸腐蚀。产生盐酸腐蚀的主要原因是壳程介质中水蒸气含量大于1.1%和氯化物含量偏高，在操作工况具有水蒸气结露的条件，继而形成盐酸液滴。双相钢换热管在pH值小于5的盐酸中发生严重的选择性腐蚀，最终导致换热管腐蚀穿孔泄漏。     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h．壳程总压降△p以及单位压力损失下的传热系数h／Ap作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降△p以及h／Ap随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明：随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h／Ap减小：在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h／Ap,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度。可提高换热器的换热性能。     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h,壳程总压降Δp以及单位压力损失下的传热系数h/Δp作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降Δp以及h/Δp随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明:随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h/Δp减小;在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h/Δp,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度,可提高换热器的换热性能。     

螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究

通过试验,在不同的流量下,对30°、40°螺旋折流板换热器与相应的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降性能的对比。得出螺旋折流板结构的螺旋流动强化了传热,减小了壳程阻力。与相应的弓型折流板相比,螺旋折流板换热器的最大特点是单位压降下的壳程换热系数高,且40°螺旋折流板换热器传热效果更好。     

不同螺旋角的螺旋折流板换热器性能试验研究

对螺旋角为12°,18°,30°,40°的单螺旋折流板换热器进行传热性能和壳程压力降性能测试,并应用英国传热协会的换热器计算软件对螺旋折流板换热器进行计算,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,得到了壳程对流换热系数和压力降的经验计算公式,该公式可以为螺旋折流板换热器设计计算和数值模拟提供一定的参考价值.     

折流板管壳换热器运行中换热管振动相关因素的系统分析

折流板管壳换热器运行中换热管振动的频繁发生,显示出换热管振动问题的研究重视不够,使得换热管振动相关因素的系统分析很有必要。针对折流板管壳换热器运行中换热管振动的教训和经验,系统分析了折流板管壳换热器运行中换热管振动的的壳程流体因素、导流结构因素、换热管选材因素、换热管本身结构的因素、换热管支撑结构的因素、与管板有关的因素。结果有利于折流板管壳换热器的设计、制造和维护人员从源头上控制换热管的振动。     

E602换热器失效分析

1　前言上海石化某装置的一台固定管板换热器Ｅ60 2于 1 998年 1 1月安装试车后 ,发现换热器的出口温度达不到设计要求值 ,卧式换热器的换热效果很差 ,壳程热介质在冷却过程中有走短路现象 ,因而对其工艺参数和设备重新进行审视。该换热器的结构尺寸参见图 1 ,工艺技术参数见表 1。图 1　换热器结构尺寸示意图　　 2　现场检验现场装置的换热壳程热介质的手感温差较大 ,在壳体物料的进口管附近和壳体横截面的顶端手感温度较高 ,热介质的温度从进口管处到出口管处的换热器的顶部基本上成带状分布 ,而在换热器壳体的绝大部分区域摸上去的手感…     

杈式折流栅对管壳式换热器壳程性能的影响

杈式折流栅是一种以斜向流和射流混合流动来强化管壳式换热器性能的新型管束支撑结构,用来代替杆式折流栅,可以弥补低雷诺数下,折流杆换热器换热效果的不足,并有效提高传热效率。依据计算流体力学原理和周期性数值模型,研究了杈式折流栅换热器的壳程流体流态、以及结构参数对换热器壳程流动传热的影响,得出了可用于指导工程设计的换热器传热、压降关联式。结果表明:随着折流片定向角及无量纲间距的减小,杈式折流栅换热器的综合性能先增大后减小;同质量流量下,与同尺寸折流杆换热器比较,杈式折流栅换热器的壳程传热系数提升170%～200%,综合性能提高了2.1%～24%,尤其在较低流量下,杈式折流栅的传热效率更加突出。     

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。     

国家科技成果重点推广项目

该换热器系列是一种纵流壳程的管壳式换热器,以杆圈式支撑结构代替原壳程挡板结构,使壳程流体由横向流动变为纵向(平行于列管)流动,并利用等阻力降原理,科学地研制出变截面整体导流筒、夹套及流体再分布器,形成了国内首创的新结构。该结构极大地提高了传热效率,增加了有效传热面积,降低了流体流动阻力,节能效果显著。与现行管壳式换热器相比,强化了壳程传热,提高传热膜系数30％,减少壳侧阻力降35％,改善了壳侧传热综合性能,设备重量减轻约40％,耐腐蚀,使用寿命长。已开发出壳体直径为600～1400mm、传热面积为98～464m~2、适合无相变和有相变冷凝换热工况的系列产品。     

支撑片排布对换热器性能影响的数值研究

分别建立常规支撑片排布及1/8排,1/4排,3/8排,1/2排新型支撑片排布下片式支撑结构换热器模型,运用CFD分析软件FLUENT进行数值模拟计算,考察支撑片排布对片式支撑换热器性能的影响。结果表明,通过合理改变支撑片排布方式,能够有效提高换热器局部及壳程整体流体流动的扰动程度,优化换热器壳程速度场和温度场的协同性,强化换热器传热。不同流态下,1/8排支撑片排布方式下换热器壳程综合性能最高,3/8排支撑片排布方式下换热器壳程传热系数最高,较常规支撑片排布分别增加4.42%~6.29%和8.76%~10.51%。     

大小孔折流板换热器壳程场协同分析

根据大小孔折流板换热器壳程结构和流动特点,利用有限元软件ANSYS-Fluent建立了大小孔折流板换热器周期性单元流道模型,通过对该模型的分析,揭示了大小孔折流板换热器内部流道的压力、温度、速度和角度场的分布规律。从角度场的分析得知：随着雷诺数的增大,大小孔折流板换热器壳程角度场的平均协同角逐渐降低,其传热效果越好;而当大孔直径和板间距较小时,大小孔折流板换热器壳程的场协同度较好,具有更好的传热性能。     

螺旋折流板换热器局部流场和温度场的数值研究

建立连续螺旋折流板换热器和四分螺旋折流板换热器模型,采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究螺旋折流板换热器局部流场和温度场的分布规律,并采用耗散原理对两种折流板结构下换热器的综合性能进行对比研究。结果表明,以耗散分析为指标的评价标准同以换热器综合性能为指标的评价标准具有一致性。相同的壳程流量下,同四分螺旋折流板换热器相比,连续螺旋折流板换热器耗散值较小。两种折流板类型的换热器局部流场和温度场分布均呈现出相同的规律,壳程中心部位,换热管壁面传热系数最高,沿壳体径向,流体螺旋流动状态和换热管壁面传热系数均呈现先减小后增加的现象。同连续折流板相比,折流板的不连续性在小流量下能够促进壳程中心部位的局部传热,当流量增大到一定程度则表现为减弱壳程中心部位的局部传热。计算结果为改进螺旋折流板结构形式提供了理论依据。