基于流场仿真分析的折流杆换热器振动原因分析

针对折流杆列管式换热器在较大流量或高流速场合下换热管振动损坏现象,从某一电厂使用折流杆换热器进行工业水冷却发生换热管振动损伤的工程案例出发,运用物理模型进行流场仿真分析及按GB151进行数值计算,分析折流杆换热器发生振动破坏的原因。得出在换热器壳程流体出入口处部分区域存在流体横向冲刷换热管引发流致振动导致振动超标的结论,分析与换热器实际涡流探伤结果一致。     

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。     

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。     

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。     

再沸器的失效分析及延寿研究

本文根据E— 6 2 0再沸器的失效形式 ,通过振动分析计算、管子—管板焊接接头的三维有限元应力分析、胀焊性能试验 ,认为失效的原因是壳程流体的横向流作用使管子产生小振幅的振动 ,给管子—管板连接处施加了一周期性的交变应力 ,导致管口疲劳破坏。提出采用折流栅抗振型换热器 ,消除壳程流体的横向流及管束的振动。     

基于CFX的换热器热工及流场优化设计

采用管壳式换热器为研究对象,基于ANSYS-CFX软件,重点分析管程、壳程流体介质的流动方式、压力和温度变化,在保证换热器基本结构尺寸不变的前提下,对壳程出口位置改变进行数值模拟和分析比较,两种结构对换热器换热效果相差不大,但改变壳程出口位置换热效果较好一点。     

换热器振动研究

为了防止列管式换热器的振动,必须正确选择壳程流体的速度与确定管子的自振频率。本文阐述了流体横向流过管束时引起管子振动的机理并着重讨论了不等跨管自振频率的计算方法。所推荐的计算公式便于在工程设计时应用且可为设计者预测换热器的振动提供依据。     

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。     

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。