斜针翅管套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-柴油换热为对象,对直针翅管和斜针翅管套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。采用Fluent软件模拟了柴油在直针翅管和斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,在相同流动条件下,直针翅管与光管套管换热器的总传热系数K的比值模拟值与实验值吻合较好。同时分析了斜针翅管纵向流流动特性,压降低于直针翅管换热器,强化传热为光管的1.5～2倍,并设计应用于炼油换热器中。     

螺旋肋片自支撑换热器壳程性能数值分析

为了分析螺旋肋片强化换热器壳程传热机理，用FLUENT软件分别建立了套管换热器和管束换热器的三维模型，模拟得到了壳程的传热和压降性能。数值结果表明，螺旋肋片强化传热的主要机理是螺旋肋片引起的螺旋流动使流体流速提高并产生二次流，减薄了速度边界层，促进了主流流体和边界层流体的掺混；换热管之间螺旋流动的相互影响进一步提高了换热器的传热系数；螺旋肋片的螺旋角和流体雷诺数对壳程努塞尔数和压降产生显著影响，应将螺旋角和雷诺数限制在一定的范围内。数值模拟结果与试验数据吻合较好。     

插入物对新型换热器传热性能的影响

在新型换热器--自支撑矩形缩放管换热器的基础上,利用Fluent数值模拟方法,研究了在其壳程内分别插入传统插入物(旋流片)和新型插入物(折板)后传热性能与流动特性的变化,研究的雷诺数(Re)变化范围为27900~41900。结果表明,与空管缩放管换热器相比,插入旋流片和折板的换热器壳程的传热系数随Re的增大分别增加了31.07%~33.08%和38.01%~46.74%;插入物在提高传热系数的同时也引起了通道内压降的增大,插入旋流片和折板时通道内压降分别增加了69.32%~77.42% 和 68.49%~87.16%;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入旋流片的,无插入物时则最差。提高换热器传热性能的关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,减小速度场与温度场间的协同角是增强换热器传热性能的一项重要措施。     

超声振动对换热器管内传热和压降影响

利用设计的超声振动装置和管壳式换热器模型 ,研究了在不同超声功率作用下 3种换热管的传热和流动性能 ,得到了超声振动对换热器的传热系数及管程压降的影响规律。结果表明 ,由于超声振动产生的空化效应破坏了层流边界层 ,使传热系数明显提高 ,同时降低了管程的压力降。实验还发现超声振动对波纹管的强化传热和降阻效果优于光管。研究结果为波纹管和超声振动的复合强化传热技术在管壳式换热器强化传热中的应用提供了理论基础。     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

乙二醇载冷的液化天然气冷能回收换热器传热特性数值模拟

为高效回收液化天然气(LNG)气化过程的冷能,以乙二醇作为载冷剂,建立换热器壳管侧传导换热模型,利用Comsol Multiphysics模拟分析了进口LNG流速、乙二醇质量分数和温度及直径等关键参数对换热器传热特性的影响。结果表明:当LNG流速从0.5 m/s增长到1.5 m/s时,传热系数、热效率、壳侧压降分别增加了7.28%、75.15%、144.83%;进口乙二醇质量分数的增加,使传热系数和热效率下降、压降升高;乙二醇进口温度的增加,使传热系数、热效率以及压降均下降;乙二醇进口直径的增加,使传热系数、热效率、压降均升高。     

扁管管束结构优化实验研究

对 4种不同结构的扁管管束与圆管管束作了传热与流阻性能对比实验研究 ,得到了综合性能最佳的扁管管束结构形式。结果表明 ,在进口体积流量相同的条件下 ,相对于设有折流板圆管管束换热器 ,综合性能最佳的扁管换热器管程传热系数提高约 5 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高约 2 0 % ;壳程传热系数提高 6 8%～ 10 0 % ,压降降低 70 %～ 12 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高至少 2 0 0 %。     

新型陶瓷空气预热器开发与应用

应用流体动力学模拟软件CFX对陶瓷蜂窝空气预热器进行了数值模拟和结构优化,确定烟气侧流体通道(流道)孔径为20 mm、空气侧流道孔径为15 mm的空气预热器性能最优。通过热态试验研究了新型陶瓷空气预热器的传热、阻力、密封和耐温性能,确定了陶瓷空气预热器的最佳运行工况:空气流道流速13～17 m/s,烟气流道流速10～15 m/s;换热系数26～30 W/(m~2·K);空气侧压力降300～750 Pa,烟气侧压力降200～500 Pa。在中石化某分公司400 kt/a酮苯加热炉的工业应用表明,新型陶瓷空气预热器能够实现加热炉烟气余热深度回收,突破了烟气露点腐蚀的障碍,加热炉排烟温度降至84℃,热效率提高到94.17%,投资回收期10.5个月。     

微型自然对流换热器性能数值仿真

通过CFD对微型自然对流换热器(Micro natural convection heat exchanger,全文缩写为MNCHE))的性能进行耦合仿真,模拟耦合换热过程中自然对流过程中速度、温度、传热速率等信息,分析换热管结构、管内流速等因素对自然对流换热性能的影响。结果表明:同类型换热管条件下提高管内流速对增加自然对流速度及传热速率影响:0～0.75m/s范围内效果明显;在0.75～1.00m/s范围内效果减弱;超过1.0m/s无影响;自然对流速率最高为16mm/s、传热速率最高为236w;不同类型换热管中,螺旋半径小的换热管自然对流换热效果好。     

组合式及多壳程管壳式换热器

技术简介：空心环管壳式换热器是由华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术,主要用于硫酸、石化及空压机制造行业。该换热器是一种采用空心环支撑双面强化传热管（缩放管、双面整体形翅片管等）管束的强化传热型管壳式换热器,其特点是流体阻力低,传热性能好,特别适用于大流量、低压降的气—气或气～液换热。与传统的单弓折流板管壳式换热器相比,在同等条件下,总传热系数可提高80％～100％,换热面积可减少35％~40％,压降可降低30％~40％。     

气-气波纹板换热器强化传热研究

根据气体在低流阻板式换热器内的动力特性 ,提出了减少流阻强化传热的新结构。开发了一种置于板间的扰流元件 ,用来强化传热及改善流体在板间的动力特性 ,对其进行实验研究 ,得到相应的传热及流阻表达式。只要操作 Re选择合理 ,使用螺旋型扰流件就能够取得减少流阻 ,强化传热的新效果。它进一步拓宽了板式换热器在大流量气 -气换热方面的应用。     

套管式折流杆管束换热器壳侧传热与流阻性能

针对普通套管式换热器的不足 ,设计了套管式折流杆管束换热器壳程内部结构。对不同内部支承结构与管束组合的套管式管束换热器壳侧进行了传热与流阻性能实验研究 ,得到了 3种换热器壳侧对流传热系数及压降随流量变化的关系曲线。实验结果表明 ,套管式折流杆螺旋槽管束换热器壳侧具有较好的传热与流阻性能。     

杆式防冲结构对管壳式热交换器性能的影响

传统防冲结构--防冲板因其结构简单、适用性强等优点应用非常广泛,但是防冲板的引入也带来了热交换器壳程压降增高以及热交换器综合性能系数降低等问题,通过对防冲结构进行改进以提高热交换器综合性能,减少其能耗损失具有重要意义。采用美国HEI设计中提到的防冲杆作为防冲结构,通过建立相应的物理模型,分别对加装防冲板和防冲杆作为防冲结构的管壳式热交换器进行数值模拟,比较2种不同防冲结构对壳程流场的影响。研究结果表明,在所研究的进口流速范围内,管壳式热交换器防冲杆结构相比于防冲板结构,壳程平均传热系数仅降低0.9%,壳程压降平均降低20.48%,综合性能系数提升23.35%。     

新型蜂窝紧凑螺旋板换热器及其性能研究

介绍一种新型高效换热器——蜂窝紧凑螺旋板换热器的结构及试验研究情况。试验结果表明,该换热器的总传热系数能达到普通螺旋板式换热器的1.5倍以上,同时总压力降仅增加20%左右,单位压力降的传热系数平均提高了10～20 W/(m~2·℃·kPa),从理论上证明了此新型换热器性能的优越性。     

圆筒型填料的性能研究

针对一种开有两层相互交错窗孔并带有齿形结构弧片的新型圆筒型填料,在内径为600mm的有机玻璃塔内,采用空气-水物系,研究了它的流体力学性能;在内径为600mm的不锈钢塔内,采用环己烷-正庚烷物系,在常压、全回流的情况下,研究了它的传质性能;在内径为300mm的有机玻璃塔内,研究了分别以圆筒型填料、固定阀塔板和复合塔板为塔内件时脱除工业废水中丙烯腈的效果。实验结果表明,圆筒型填料的齿状结构改善了气液两相在填料层中的微流动和液体分布;与鲍尔环填料相比,当F因子为1.0～3.0kg0.5/(m0.5.s)时,圆筒型填料的干床压降降低了23%～40%;当喷淋密度为20m3/(m2.h)、F因子为1.0kg0.5/(m0.5.s)时,湿床压降降低了约40%;圆筒型填料的液泛点提高;当F因子为1.0～2.5kg0.5/(m0.5.s)时,等板高度比鲍尔环填料降低了11%～20%;当采用圆筒型填料作为塔内件时,丙烯腈脱除率比固定阀塔板高约8%,比复合塔板稳定。     

基于BP神经网络的板式热交换器传热与流阻性能预测

应用BP神经网络,建立了一种新的板式热交换器传热与流阻性能预测模型。它利用BP神经网络的函数拟合能力,通过拟合板式热交换器单板传热面积、板片厚度、波纹深度、波纹节距及波纹夹角等参数,来预测板式热交换器的传热系数、冷热侧压力降和传热准则关联式,对板式热交换器的传热与流阻性能做出综合评价。     

螺旋扭片换热器壳程传热与流阻研究

在水-水系统下对新型螺旋扭片换热器与普通弓型折流板换热器进行壳程传热与流阻对比试验，考察了扭片开孔与否对螺旋扭片换热器壳程传热性能的影响规律。结果表明，在相同流量下，螺旋扭片换热器单位压降下的壳程传热膜系数为普通弓型折流板换热器的1.4～8.0倍；而开孔扭片换热器的传热效果优于无孔扭片换热器。说明螺旋扭片换热器是一种结构更为合理的新型换热设备，有较好的传热与流阻特性，应用前景广阔。     

折流板开孔孔径对换热器壳程性能的影响

试验测试和研究表明 ,对于管壳式换热器 ,在其单弓形折流板的管桥处开11mm孔时 ,与未开孔折流板相比 ,壳程进出口压降下降 2 4 5 %～ 2 6 4 % ,α/Δp升高 33 3%～ 36 4 % ,Δtm 增加 2 5 %～ 3 2 % ,总传热系数K升高 0 4 %～ 4 5 %。由此可见 ,对折流板管桥开适当孔径 ,可使换热器的各项性能均获得一定程度提高 ,具有较好的节能降耗效果。     

圆弧形凸台板式热交换器传热及流阻性能数值分析

采用计算流体动力学模拟方法,对板式热交换器圆弧形凸台板片进行数值模拟,并将烟气出口温度模拟结果与相关文献中的试验数据进行比对分析,验证了数值模拟的准确性.运用Fluent软件,对圆弧形凸台板片烟气侧传热和流阻性能进行数值模拟分析.不同凸台倾角时流道内温度场和压力场的分布情况表明,随着凸台倾角的减小,热交换器传热效果变好...