不同材质换热管内流体诱导振动阻垢技术研究

采用CaCO3饱和溶液作换热介质 ,对常规碳钢和不锈钢制作的光管换热管和内置圆珠构件换热管开展了防止污垢沉积的实验研究。实验研究结果表明 :(1)换热管内置圆珠构件使管内流体出现卡曼涡街现象 ,增加流体湍流度 ,破坏了壁面附近的层流层 ,可限制污垢在壁面沉积 ;(2 )内置的弹性珠构件在流体带动下不断与邻近管壁碰撞、冲刷 ,诱导流体振动使沉积在管内壁的污垢自行脱落 ,具有自清洁效果 ;(3)内置弹性珠对碳钢和不锈钢具有相同的阻垢效果     

内置自旋扭带换热管流阻的计算

对内置自旋扭带换热管内流体运动以及压力降进行了理论分析。内置自旋扭带换热管的轴向流体阻力由2部分组成,一为管内流体与管壁间的摩擦力(即阻力),二为流体与自旋扭带摩擦力的轴向分量。着重研究后者,得到其表达式Δp1;安装了自旋扭带换热管的流体压力降Δp为Δp1与未安装自旋扭带换热管的流体压力降Δp2之和,从而推导出内置自旋扭带换热管流体压力降Δp的理论计算式。进行了内置26个型号自旋扭带换热管的流阻试验,理论计算值与试验结果一致。     

波节管管内换热与阻力特性的实验研究

为使波节管换热器在石化企业推广应用 ,利用实际型实验装置对 4种不同几何尺寸波节管的换热和阻力特性进行了实验研究。结果表明 ,波节的存在增加了对流体流动的扰动 ,提高了波节管的换热能力 ;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加。在低雷诺数下 ,波节管的换热系数与阻力性能比明显好于光管 ;在高雷诺数下 ,两者的换热系数与阻力性能比非常接近。在低雷诺数 (Re <30 0 0 )和高雷诺数 (Re >70 0 0 )时 ,波节管的换热与阻力综合性能比较理想     

内插自振弹簧换热管传热性能试验研究

对6种不同几何参数的内插自振弹簧换热管和光管的传热及阻力特性进行了试验研究,结果表明,内插自振弹簧换热管的存在增加了对流体流动的扰动,破坏了管内侧的层流层,起到了扰流作用,提高了换热管的换热能力。内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03～3.21倍,强化传热综合性能优于光管。     

铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究，结果表明，铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果，沸腾传热系数比光滑管提高5—6倍；应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热系数关联式，计算误差小于12％，并对使用铝多孔表面管的经济效益进行了比较。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

不同封头结构对板翅式换热器换热性能的影响

研究了不同封头结构对换热器换热性能参数的影响情况,计算了雷诺数及封头结构不同时换热器的传热系数K、摩擦因数f和(火用)效率ηe,结果表明,采用孔板型封头可提高传热系数,改善换热效果,进、出口阻力的增加幅度在工业允许范围内.进一步的热力过程分析发现,在实验雷诺数范围内,错排孔板型封头的(火用)效率提高了近3%.     

内置左右旋螺旋叶片转子换热管强化传热实验

在传热及阻力特性实验装置上对内置左右旋螺旋叶片转子换热管的传热及阻力特性进行实验。换热实验管段是由2 m长的外管(φ57 mm×3.5 mm)和内管(φ25 mm×0.5 mm)组成的套管。实验结果表明,内置左右旋螺旋叶片转子换热管的努塞尔数(Nu)约是光管的2.5倍,阻力系数(f)约是光管的2倍;间距比为2的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的Nu最大,间距比为3的次之,间距比为1的最小;间距比为1的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的f最大,间距比为2的次之,间距比为3的最小;间距比为3的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的综合性能最高,间距比为2的次之,间距比为1的最低。     

大型绕管式热交换器高效换热管开发及传热性能测试

绕管式热交换器内部缠绕管束质量占设备本体质量的80%以上。为提高液化天然气绕管式热交换器在海洋平台及浮式生产设施中的利用率，从提高缠绕管束对流传热系数、减小设备质量和占地面积出发，提出了绕管式热交换器用高效换热管方案。对常见高效换热管材料、形式及绕管式热交换器用高效换热管的特点进行分析，自主开发了高效换热管加工成型工艺，成功实现超长内波外螺纹管的加工并完成了换热管流动传热性能测试。测试结果表明，不同工艺条件下，高效换热管对流传热系数比同规格光滑管对流传热系数提高15%～30%。     

内插螺旋弹簧换热管核心流强化传热特性研究

采用FLUENT模拟计算及实验这两种方法,对内插不同圈径螺旋弹簧换热管在核心流区域的传热特性进行了研究,综合分析了内插螺旋弹簧圈径大小对管内速度场、温度场及对核心流强化传热效果的影响。结果显示,在管内核心流区域插入不同圈径螺旋弹簧具有显著的强化传热作用,增加幅度为5%~20%;管内核心流区域插入螺旋弹簧的强化传热效果与插入弹簧的圈径大小以及流体状态有关,存在一个内插螺旋弹簧的最优值。     

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。     

几种强化传热管的流阻和传热性能

对螺旋槽管、横纹管和 2种不同结构尺寸的缩放管进行了流阻和传热性能实验研究 ,得到了这 4种强化管的流阻和传热系数 ,并与光滑管进行了对比。通过综合评价 ,在实验范围内 ,其综合性能按优劣依次为螺旋槽管、横纹管、缩放管 1、缩放管 2。     

蒸汽发生器换热管壁温的计算

利用两种方法计算了蒸汽发生器换热管的管壁温度,得到了蒸汽发生器换热管壁温沿轴向和径向的分布规律。管壁温度接近导热系数较大-侧介质的温度,且内外壁温差较小。沿换热管轴向的管壁温度分布基本一致,沿壁厚方向的壁温由高温侧到低温侧介质呈直线分布。     

超级开架式气化器新型传热管内流场及对流换热的数值模拟

超级开架式气化器(Super ORV)新型传热管主要是在普通传热管的内管中加入了十字螺旋扰流杆,以强化传热管的换热效果。为了研究该装置的换热效率,建立了与新型传热管和普通传热管相对应的数学和模型物理模型,采用数值模拟的方法对两种传热管内流场及对流换热性能进行了对比分析,得到了传热管内流道的努赛尔数随入口速度的变化图,以及传热管不同位置处温度和传热系数的分布规律。通过对现有实验进行数值模拟,对比分析了模拟结果与实验结果。结果表明:(1)FLUENT数值模拟方法能准确描述传热管的传热特性;(2)十字螺旋扰流杆的存在,不仅能够加强流体的湍流强度,而且还能有效减小边界层厚度,产生强烈的二次流,加强了流体在径向上的热交换,提高了传热管的整体换热能力;(3)流体入口速度与努赛尔数的增长幅度呈正比,传热系数随着温度的升高而增加,在相同的雷诺数下,新型传热管内流体的平均温度明显高于普通传热管内流体温度。该研究成果能够为超级开架式气化器国产化进程提供参考。     

球面形凹凸换热管力学性能

在试验的基础上,对球面形凹凸换热管与光滑面换热管的力学性能进行了比较和评述,理论分析和试验结果验证了球面形凹凸换热管结构的可靠性,并获得了几点重要结论。     

纵向流混合管束换热器试验研究

对3种纵向流管壳式换热器进行了试验研究,结果表明,由扭曲变截面管、绕丝管和光滑管三者组成的混合管束,其总传热系数比纯光滑管管束高1.3～2.3倍。采用混合管束既可获得高的总传热系数和管内外传热膜系数,又可以使管内压降不致过大。改变扭曲变截面管与光管等不同数量的配比和布置方式,可使之满足各种强化传热和限定压降的工艺特定要求。     

换热器管内自转螺旋自动清洗能力的试验研究

提出了换热器管内自转螺旋清洗能力的径向压力模型概念,自转螺旋清洗除盐能力的大小随旋转螺旋对管内壁的接触压力的增加而增大。通过对比试验得出,在立式装置中螺旋对管内壁的切削力几乎为0,在卧式装置中由于螺旋与盐液之间的密度差使得螺旋无法对中,其对管内壁的切削力增大,除垢效果明显,总的传热系数提高了113%,试验结果与理论分析一致。如增大螺旋与盐液的密度差则传热系数还可大幅提高。因此,为了进一步提高自转螺旋自动清洗及强化传热效果,可从螺旋扭带的偏心、偏重等方面着手。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小