换热器结垢与换热网络裕量设计方法研究进展

从结垢现象影响换热系统正常运行的角度出发,介绍了近几年换热网络裕量设计以及针对结垢问题不同学者研究出的换热网络优化设计。总结了在换热网络设计中对换热器清洗时序、清洗周期优化或者增加换热网络的裕量设计的不同换热网络设计最优方法,但这些方法都是在换热网络设计之初,考虑换热器结垢最严重的情况即换热网络在“最差”工况下进行的优化,因此优化得到的换热网络难以保证换热网络全运行周期的持续节能优化。本文结合现有换热网络设计方法的利弊,针对结垢过程的慢时变、持续特点,提出一种基于长周期持续节能的换热网络设计优化方法,在换热网络设计之初,定量分析结垢对网络结构的影响,以换热网络全周期累积总费用为目标函数,实现换热网络的最优综合。     

常减压换热网络的优化节能研究

应用自行开发的换热网络软件包,对吉化炼油厂常减压装置的换热网络进行了优化节能研究,通过换热网络的合成、分析、换热器优化设计及流程模拟,找出了原有换热网络存在的问题,提出了对原有换热网络优化改进的方案,并进行了优化设计。     

奥氏体不锈钢换热管应力腐蚀开裂分析

为了调查奥氏体不锈钢换热管泄漏的原因,对不锈钢换热管中裂纹宏观形貌、金相组织、管材化学成分和腐蚀产物成分、换热管的力学性能以及换热管服役环境进行了综合分析。分析结果表明:换热管开裂原因为高温蒸汽中氯离子引起的奥氏体不锈钢应力腐蚀,并提出了相应的预防措施。     

电场强化乙酸乙酯自然对流和沸腾换热的实验研究

对沉浸于强极性有机液体工质乙酸乙酯中的平板表面上的自然对流和沸腾换热的外加电场强化进行了实验,得出了自然对流和沸腾换热的表面传热系数、强化效果与电场电压、热通量的关系.实验数据表明,外加电场对平板表面自然对流换热的强化效果好于对沸腾换热的强化效果.实验条件下,当施加外电场时,平板表面的自然对流换热的传热系数最大可达到无外电场时的6～7倍,沸腾换热的传热系数最大可达到无外电场时的4～5倍.     

氨蒸发器换热管爆管原因分析

针对某公司合成氨厂一台氨蒸发器发生的换热管爆管事故,分析了换热管发生爆裂的原因。对爆裂的换热管进行了外观检查、化学成分分析、力学性能检测、断口微观形貌观察、金相检查,结果表明:换热管化学成分合乎标准要求,金相组织正常,换热管内、外表面没有明显被腐蚀的痕迹。根据裂纹和断口形貌分析,排除了应力腐蚀、疲劳腐蚀或超压造成的爆裂,确定断裂口具有脆性断裂的特征。对设备的工艺条件进行了分析,认为导致换热管爆裂的主要原因是与换热管外表面接触的液氨温度降低,使材料的脆性增大,最终导致材料低温脆断。     

卧式螺旋管内紊流传热

在宽广的参数范围内对卧式螺旋管内紊流换热特性进行了详细的试验研究, 试验结果表明,螺旋管内强化换热是紊流流动与二次流动共同作用的结果,Reynolds数越大,二次流对强化换热的贡献越小,平均换热系数也越接近于等条件下的直管换热;换热系数在圆截面上的分布很不均匀,最外侧换热系数可达最内侧的3～4倍,最内侧是平均换热系数的0.5倍,并得到了截面上局部换热系数的计算式;换热系数在流动方向的分布具有周期性。     

水基SiO2纳米流体沸腾换热特性

纳米流体作为新型换热介质可广泛应用于多个领域。现有研究结果表明导致纳米流体沸腾换热性能变化的因素主要在于纳米颗粒在换热表面的沉积、加热表面粗糙度、表面张力、内部能量传递、气泡形成条件等。对水基SiO₂纳米流体进行池沸腾实验研究,得到SiO₂/水纳米流体与纯基液-去离子水核态沸腾换热特性的区别,比较不同颗粒粒径对纳米流体换热特性影响。结果表明：对于低浓度纳米流体,添加纳米颗粒后流体的换热特性与纯基液在相同条件下进行核态沸腾时的换热特性有较大差异,不同粒径之间换热特性变化明显,随着粒径的增加呈非线性增长趋势,随着热通量增大纳米颗粒粒径对换热特性的影响趋势增大。     

柱状微结构表面强化沸腾换热研究综述

沸腾换热是一种非常高效的热传递方式,不论在地面常重力环境还是空间微重力环境下都有十分重要和广泛的应用。强化表面结构是一种有效的无源强化换热技术,而强制对流和射流冲击作为高效的直接冷却方式,在有源强化换热技术中被认为是最有发展前景的冷却方式。结合无源强化换热技术和有源强化换热技术同时进行强化沸腾换热是进一步提高换热能力的有效途径。以电子器件高效冷却技术为背景,对自主开发的微米级柱状微结构表面强化沸腾换热研究现状进行了综述,包括常重力条件下池沸腾、流动沸腾、射流冲击、流动-喷射复合式沸腾换热以及微重力条件下的池沸腾换热。同时,与其他强化沸腾换热表面结构进行了对比,总结并分析了各种强化表面结构及换热方式的优缺点,为下一步的学术研究和工业应用提供相应的参考。     

水基SiO_2纳米流体沸腾换热特性

纳米流体作为新型换热介质可广泛应用于多个领域。现有研究结果表明导致纳米流体沸腾换热性能变化的因素主要在于纳米颗粒在换热表面的沉积、加热表面粗糙度、表面张力、内部能量传递、气泡形成条件等。对水基SiO_2纳米流体进行池沸腾实验研究,得到SiO_2/水纳米流体与纯基液-去离子水核态沸腾换热特性的区别,比较不同颗粒粒径对纳米流体换热特性影响。结果表明:对于低浓度纳米流体,添加纳米颗粒后流体的换热特性与纯基液在相同条件下进行核态沸腾时的换热特性有较大差异,不同粒径之间换热特性变化明显,随着粒径的增加呈非线性增长趋势,随着热通量增大纳米颗粒粒径对换热特性的影响趋势增大。     

使用板式换热器优化常减压蒸馏装置换热网络

阐述了使用窄点技术对常减压蒸馏装置换热网络优化设计时,通过在换热网络窄点附近使用板式换热器代替传统的管壳式换热器,以减小窄点处最小温差,提高换热终温,降低冷、热公用工程用量,降低冷换设备投资。该方法很好地解决了过去对常减压蒸馏装置换热网络优化设计时,减小换热网络窄点处的最小接近温差必须增大换热网络换热面积,增加换热器设备投资之间的矛盾,是优化换热网络设计的一种新思路。应用该方法成功优化设计某国内大型常减压蒸馏装置的换热网络,提高了原油换热终温,减少了燃料和循环水用量,降低了换热器一次性投资,减小了装置占地面积,装置投产后经济效益显著。     

兼顾求解速度和精度的换热网络动态模拟方法

以换热器集总参数动态模型为基础,首次建立了基于Grossmann分级超结构的换热网络动态模型和求解方法,可自动识别换热网络结构并建立相应的求解策略,实现了换热网络的动态模拟。模型中考虑了流体温度变化对物性和换热性能的影响,有效地提高了换热网络动态解的求解精度;采用内外双层解法,提高了换热网络动态解的求解速度。实例应用表明,基于Grossmann分级超结构的换热网络动态模型及求解策略可靠、准确,能够获得扰动后换热网络中流体参数的真实变化过程,为换热网络的动态优化和控制奠定了基础。     

黄磷尾气变换段间换热方式的比较与选择

CO变换反应催化剂床层排热多采用变换炉段问换热方式.介绍了生产中常用的2种换热方式,通过热力学计算,设计了直接换热与间接换热相结合的黄磷尾气部分变换系统换热方式,并通过中试对该换热方式进行验证,中试结果表明选择间接换热与直接换热相结合的换热方式是可行的,变换系统的温度可保持在250～500℃,持续30天以上.     

强化换热型反应釜技术改进

分析了在化工生产过程中常用的换热反应釜及换热技术存在的不足,并结合化工生产需要,提出一种增大化工反应釜换热面积以提高换热效率的改进技术方法,采用半管和蛇管一体化的设计,换热介质在换热夹套、釜外换热管、釜内换热管和换热转接管内依次交错流通,形成层层递进式换热循环.采用半管和蛇管一体化的技术方法,可以减少流体阻力,强化换热...     

Inconel625合金换热管的耐腐蚀性影响因素研究

耐腐蚀性能是Inconel625合金换热管的关键技术指标,换热管的耐腐蚀性能直接关系到换热器的最终使用周期。为了分析清楚Inconel625合金换热管的耐腐蚀性影响因素,主要从原材料化学成分、热处理工艺两个方面进行研究,通过实验方法分别研究了原材料化学成分与换热管耐腐蚀性之间的关系,热处理工艺与换热管耐腐蚀性之间的关系,最后对Inconel625合金换热管如何获得良好的耐腐蚀性进行了总结。     

几何结构对圆内开缝圆自然对流的影响

采用SIMPLE算法,对不同几何结构圆内开缝圆自然对流换热进行数值模拟,研究了开缝度、半径比改变对流动换热的影响。结果表明,在相同条件下计算数值结果与已有的实验结果吻合良好;把内圆开缝可以强化换热,但并非开缝度越大换热越好;半径比对换热效果产生影响,表现为半径比越小,环形空间越窄,换热效果越差。随着半径比的增大,Keq显著增加,当半径比超过2.0时,Keq基本保持不变。     

LNG绕管式换热器壳侧换热特性研究

以绕管式换热器为研究对象,调研了国内外关于绕管式换热器的最新研究进展,总结理论以及实验研究方法;对绕管式换热器换热性能进行数值模拟,模拟不同质量流量、不同倾斜角度、不同换热管直径、不同换热管间距工况下绕管式换热器壳侧的流动换热。     

磁场调控磁性纳米流体流动和传热研究进展

磁性纳米流体在实现能量高效和可控传递领域极具发展潜力。本文综述了磁场作用下磁性纳米流体对流换热及沸腾换热的最新进展,主要包括强制对流换热、混合对流换热、自然对流换热、池沸腾换热及管内沸腾换热等方面的实验研究,分析了磁场类型、强度、梯度、频率、方向及磁铁位置等对磁性纳米流体流动和热传输特性的影响,指出可通过改变外加磁场来实现对磁性纳米流体流动和传热的控制,并探讨了磁性纳米流体流-磁耦合作用下的传热机理以及目前所面临的挑战。在此基础上,提出了未来磁场调控磁性纳米流体对流换热和沸腾换热的主要发展方向：制备稳定的磁性纳米流体,建立系统有效的流动和传热理论模型,并从微介观尺度诠释热-流-磁耦合协同换热机理。     

干熄炉焦炭床层换热的实验和理论研究

干法熄焦工艺的技术核心是干熄炉内焦炭与循环气体的热交换.本文根据干熄炉内焦炭床层换热的特点,建立了固定床干熄炉传热模拟实验装置,针对焦炭粒度、冷却气体流量等关键参数进行了实验研究.为了有效地处理实验数据,重新定义、推导了平均换热系数的计算公式,得到了干熄炉冷却段平均换热系数及其相关准则数关系;并利用导热反问题原理得到了焦炭床层的局部换热系数.研究结果表明,局部换热系数和平均换热系数的变化规律相似,冷却气体流量的增加有利于提高换热系数;换热系数对焦炭的粒度较敏感,焦炭粒度变小时,换热系数增加.     

三种内翅片管管内流动与换热特性

在恒热流边界条件下,对以空气为工质的分别带有3种不同纵向内翅片换热管的流动与换热特性进行了实验研究,实验管带有堵塞芯管.3种不同的纵向内翅片为：平直翅片、带有突起的翅片以及波纹形翅片.得出了所测参数范围内的换热与阻力的实验关系式.采用两种不同的标准对所测3根换热管的综合换热性能进行了评价,结果表明,带有波纹形内翅片的换热管在两种评价标准下均表现出了优异的综合换热性能.     

常减压装置换热网络优化节能研究

利用夹点技术优化换热网络是提高换热终温的有效措施之一。针对夹点分析给出的结果存在理论性强、涉及到的改造量大的问题,从低温热利用的角度出发,结合夹点技术对常减压装置换热网络进行优化,使热物流换热网络外的热量进入换热网络进行换热,以减少跨越夹点的能量。结果表明:该方法节能效果十分明显,改造后可使原油换热终温提高8℃,且涉及到的调整较小,在工程上更易实现。