螺旋折流板换热器热力设计方法及其实验校核

提出了用于螺旋折流板换热器壳侧阻力及换热性能预测的关联式,即通过一系列修正因子对流体掠过理想管束的阻力及换热关联式进行修正后获得具体换热器的阻力及换热性能参数,并基于Bell-Delaware方法,总结了用于螺旋折流板换热器的热力设计方法,该方法可用于螺旋折流板换热器的设计和校核。同时,选用一台螺旋折流板油冷器实际产品进行了实验测试,获得了其壳侧压降和总传热系数,并将测试获得的壳侧压降和总传热系数用于热力设计方法的校核,通过对比发现,所提出的热力设计方法可以基本满足工业设计的初步设计要求。     

套管双壳程连续螺旋折流板换热器性能数值模拟研究

研究了一种新型套管双壳程连续螺旋折流板换热器,套管将壳程分为内外两部分,内壳程无折流板,外壳程采用连续螺旋折流板。建立了换热器的三维模型,采用分离式求解器,SIMPLE算法,k-湍流模型,借用CFD软件FLUENT对套管双壳程连续螺旋折流板换热器和传统弓形折流板及传统单壳程连续螺旋折流板换热器壳程流动和换热特性进行模拟研究,结果表明:相同壳程进口流速下,套管双壳程连续螺旋折流板换热器的壳程压力降比弓形折流板和单壳程连续螺旋折流板换热器降低平均值分别为62.17%和22.76%,传热速率比这两种换热器均提高了25.98%和21.79%,单位传热量的压力降相比于这两种换热器降低平均值分别为68.93%和38.69%。     

搭接量对螺旋折流板换热器壳程性能的影响

对螺旋折流板换热器进行数值模拟,研究相同螺旋角时搭接量对壳程对流传热充分发展段流动与传热性能的影响。结果表明,随搭接量的增大,同流量下壳程传热系数与压降均增大,而同压降下的传热系数降低。连续搭接时,轴向速度沿壳体径向逐渐降低;交错搭接后,轴向速度在搭接点前后变化趋势不同,分布均匀性变差。三角区漏流的切向速度方向与主流相反,强化了中心区域传热;而搭接区漏流的切向速度方向与主流相同,会增大螺旋旁流,不利于传热。搭接量越大,换热管表面换热量沿径向的不均匀性越强。     

交错搭接螺旋折流板换热器壳程流动与传热的场协同分析

采用数值模拟方法研究了同螺距下折流板搭接量对壳程流动传热的影响。结果表明,随搭接量增大,同流量下壳程换热系数和压降均降低;三角区漏流减轻局部阻力减小,同时边缘三角区漏流加强了壳体附近区域流体的轴向和旋转流动;中心换热管的换热量急剧下降,靠近壳体换热管的变化不大。场协同分析表明,三角区漏流促进换热而边缘三角区漏流削弱换热;随搭接量的增大壳程速度场与热流场的整体协同性得到改善。     

折流栅对汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性影响的研究

为了研究折流栅对汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性的影响,对折流栅水冷器壳侧进行了流路分析,并以折流栅及螺旋槽管为强化换热元件对水冷器传热和阻力性能进行了模化试验研究。折流栅作为管束的支撑结构不仅可以减轻流体诱导振动,而且可提高换热系数,降低压降。随着折流栅间距减小,水冷器传热性能提高,但阻力也相应增大。因此,应合理选择折流栅间距,以实现水冷器结构和性能的优化,更好地满足汽轮发电机的实际运行工况。     

钛管折流杆换热器的设计与制造

钛材具有优异的力学性能,密度小,耐腐蚀性能较好。在较高流速的海水中,钛管的耐冲刷性能尤为突出。电站中大容量水-水换热器采用的钛管壁厚较薄,钛管可能因振动而破损,为避免钛管在运行中出现的振动问题,设计了折流杆式换热器,这种换热器的特点是壳程内不设置折流板,利用折流杆组成的折流圈代替折流板,实现对换热管的支撑,将折流板换热器的横掠管束改成折流杆换热器的纵掠管束,可防止壳侧流体对换热管的诱导振动,同时提高了换热效率,降低了壳程阻力。     

管壳式换热器壳侧强化传热技术的研究与进展

指出了传统的弓形折流板管壳式换热器存在的问题,对纵向流、螺旋流及射流换热器中各种强化传热技术的结构特点、强化传热机理、适用场合及其研究现状进行了详细的分析与总结,并提出了管壳式换热器壳侧强化传热技术的发展方向。     

折流杆换热器在发电厂的应用

以华能汕头发电厂的折流管闭式冷却器的改造为基础,在介绍折流板换热器缺点的基础上,分析了折流杆换热器的换热原理、结构和优点,认为改造后的折流杆换热器具有壳侧流动阻力小、传热系数高、无振动、不断管、安全性好等优点,是一种新型、高效的换热设备。     

管壳式换热器壳侧流动与传热的实验研究

对不同壳程结构的管壳式热交换器壳侧流动的流型、流阻及其传热特性进行了系统的实验研究。实验表明 ,直挡流板的壳侧流道由于存在滞留区 ,流阻高且不利于换热 ,螺旋板的壳侧流道的Nu比直挡流板高 4 9.4 % ,而具有螺旋板和多孔介质组合的壳侧流道的对流换热系数比直挡流板高 79.5%。同时得到了最佳螺旋角为 4 0°,多孔介质的最佳孔隙率为 0 .985。图 9参 6     

两种流路结构波纹翅片换热器换热与阻力特性的理论研究

本文模拟研究了两种换热流路结构的波纹翅片换热器的换热与阻力特性.模拟结果表明换热器A的换热量略大于换热器B换热量,而换热器A制冷剂侧阻力却远大于换热器B制冷剂侧阻力.综合来看,换热器B流路优于换热器A流路.因而优化流路结构对强化换热器换热和平衡阻力压降有十分重要的意义.     

涡流发生器强化换热和压降特性的实验设计

针对强化气侧换热是提高换热器效能的关键,设计建立了研究涡流发生器强化换热性能和压降特性的实验测试系统。通过对涡流发生器强化换热机理及压降特性的分析,建立了研究不同结构和尺寸的涡流发生器的实验装置,并详细介绍了实验方案和程序。实验采取的是气-水逆流换热装置,空气、热水入口温度在基本保持不变的情况下,测量换热板壁面温度、气水进出口温度、水流量、风速和气侧压降,研究不同工况下涡流发生器的强化换热性能和压降特性。可选取不同形状的涡流发生器进行对比性实验和优化实验,以更好地评价涡流发生器的性能,为涡流发生器的模型优化和改进提供实验基础。     

CFD技术在平直和锯齿形板翅式换热器设计中的运用

传统的板翅式换热器设计一般是依靠简单的流动与传热理论分析来设计其结构形式,有周期长、投资大和研究结构有限的缺点。而通过计算流体力学(CFD)模拟计算可以在获得直观结果的同时大幅度地减少试验工作量。本文针对平直形和锯齿形两种不同翅片,通过对模型的合理简化,建立了翅片的物理模型,利用CFD软件FLUENT进行了模拟。计算得到了平直翅片和锯齿形片翅中流体的流场分布和传热特性,给出了两种情况下的局部换热系数和压力损失曲线。利用本文建立的模型,只需在计算时改变流体的材料和边界条件,就可以得到不同工质在不同工况时的换热情况。研究结果可以用于翅片结构的优化,为换热器设计提供指导。     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。     

叶片旋流管内核心流强化传热分析与结构优化

管内湍流强化传热方法一般是增加壁面换热面积,但这会显著提高管内流动阻力。本文根据管内核心流强化传热的原理,提出了一种高效低阻的叶片旋流管,分析其传热强化的机理,建立相应的物理和数学模型。数值分析的结果表明,在圆管内置若干组旋流叶片后,可显著强化管内湍流换热,且流动阻力的增幅低于换热强化的增幅;当常温水流过管长为960 mm,管径为20 mm的圆管,且在管内核心流区域设置4组4叶片旋流单元时,其性能评价系数SPEC在Re数为3 000~15 000的范围内均超过1.5,最高可达1.9左右。     

几种流动型式换热器与逆流式换热器的热力学性能比较

将几种流动型式换热器相对于逆流式换热器进行了熵产生数相对值的比较，得到了熵产生数相对值随传热单元数、入口温度之比和热容量之比的变化规律。     

针肋套管换热元件的传热及阻力性能试验研究与分析

对气流纵掠不同结构参数的针肋套管换热元件的传热及阻力特性进行了试验研究,得到了该种换热元件的传热及阻力性能的实验准则关联式,进一步就不同结构参数对针肋套管热力性能的影响进行了比较分析,并为该种换热元件的工业应用提供了可靠的试验数据和设计依据。