换热管结构、性能及其编织强化换热管传热分析

换热管设备基于不同的材质，在导热性能应用效果上存在非常典型的差异，换热管的性能和结构也会影响换热管的传热状态。本文以换热管结构性能和编织强化换热管传热为基本分析要点展开具体分析，明确换热管在实践应用中的基本结构特征，以及经过材料改良后的应用性能。具体研究中，以中空纤维换热管的制备过程为研究基础，系统分析了这种换热管设备的基本形态、制备过程、性能特征、传热效果。研究中，应用非溶剂致相分离法进行相关的试验操作，并且通过非致密层填充水法，达到了提升换热管导热性能的目标。     

不完全布管对浮头换热器管板弯曲应力和换热管轴向应力的影响

针对当前工程设计中均假设管板完全布管、对不完全布管的实际管板系统的设计计算缺乏研究的问题，采用数值分析方法对比分析了浮头式换热器不同布管情况、不同计算工况下，不完全布管对管板径向弯曲应力、换热管轴向应力以及管板周边偏转不均匀的影响。结果表明，不完全布管将恶化管板弯曲应力和换热管轴向应力，设计时尽量采取完全布管方式，如果基于当前标准中的完全布管的轴对称力学模型进行不完全布管计算，应适当留取安全裕量。     

基于正交试验的等弦波形管热工性能分析

基于模拟正交试验法并通过Fluent软件分析,开发出新型等弦波形强化换热管（D＝10 mm, L＝45 mm,R＝50 mm）,分析得出了较大的法向分速度冲刷壁面是影响其对流换热的主要因素;利用场协同理论分析了等弦波形管的强化换热原理,计算出协同角,通过与直管对比发现,协同角有明显减小,局部达10°以上;最后从泵功耗指标出发,计算得出与直管相比,换热效率提高47．6％,验证了新型等弦波形强化换热管具有较优越的热工性能。     

基于U形管式换热器的优化设计研究

文章简要介绍了U形管式换热器及其换热管的排列形式和原则；运用MATLAB做出了直径在400mm-2000mm范围内的布管数、管板厚度以及换热面积的变化趋势图，拟合出各自的变化曲线，并得出最优值。文章的设计与研究对于U形管式换热器的工程设计具有一定的参考价值。     

NEN型立式换热器重力作用下管板应力分析

NEN型立式固定管板换热器广泛地应用于化工、石化等多种过程工业部门。随着装置的大型化,换热器管板所承受的重力成为设计中必须考虑的因素。给出了重力作用下此种立式固定式换热器管板应力的计算方法,算例分析说明,重力引起的应力与管板中总应力的比例随直径加大而提高。本文所给出的方法可作为我国压力容器分析设计规范中管板设计方法的一个补充。     

醋酸乙烯合成反应器的制造工艺

随着化工工业的迅速发展，钢制管壳式换热设备越来越趋于大型化，虽然GB151—1999《钢制管壳式换热器》只规定了钢制管壳式换热设备直径在2600mm以下的设计、制造和验收，但现在钢制管壳式换热设备直径已经远远大于2600mm，甚至更大。2006年10月我公司为中国石化四川维尼纶厂的5．5万L／年合成反应器工业试验项目，首次试制成功一台直径为3600mm，由中国石化集团宁波工程有限公司（SNEC）设计的大型钢制管壳式换热设备——醋酸乙烯合成反应器。     

酸性水汽提塔底重沸器换热管泄漏原因分析及对策

针对酸性水汽提塔底重沸器换热管的泄漏情况，本文从设计参数对标、设备运行工况、流体诱发振动计算、失效形态等方面进行泄漏原因分析，研究结果表明，重沸器换热管的泄漏是由于流体诱发振动、设计参数超标共同作用引发。针对流体诱发振动对换热管运行的影响，制定了有效的解决措施。     

热网加热器换热管腐蚀原因分析

热网加热器是供热汽轮发电机组的特有设备,其运行的效果将直接影响冬季供热效果,而换热管是热网加热器设备的核心,换热管的选择正确与否将是影响热网加热器正常运行和使用寿命的关键因素。根据国内某供热汽轮发电机组热网加热器换热管泄漏事故,通过组织形貌、断口分析、腐蚀性能测试等手段分析其泄露的具体原因,建议热网加热器停运期间应该进行充氮保护,不应该采取灌水保护,分析过程和结论可以供以后换热设备设计及换热管选择时参考。     

管壳式换热管轴向应力计算方法的改进

从管壳式换热器换热管轴向应力计算的原理出发，对现行国家标准GB151—1999中换热管轴向应力的计算，提出了改进的算法。同时，利用理论分析和通过具体算例对改进算法与规范现行算法的计算结果进行了对比，证实本文提出的改进算法使得计算结果更加合理。     

合成塔内部换热器的制造

某公司化肥厂合成塔内部换热器在检修时发现换热器芯子泄漏，对其进行履以提高换热管的进货质量和管板加工质量，换热管与管板的连接中选用最优的胀接工艺和焊接工艺，同时在装配时提高外形尺寸的精度，该设备制造完成后，安装试车一次成功，投用后，产量提高。     

基于ANSYS的固定管板式换热器热结构耦合场分析

以某石化公司一台存在安全隐患的固定管板式换热器为评估对象,利用ANSYS软件的参数化设计语言APDL,编制适合于固定管板式换热器分析设计的通用程序,通过间接法对该换热器进行热结构耦合场分析,得到壳程压力、管程压力和温度载荷同时作用的在役工况下应力分析计算数据;并依据JB4732-95《钢制压力容器——分析设计标准》,对可能存在风险的部位进行了分析校核,得知该换热器各部件均满足校核条件,且安全裕度均大于1.23,从而为该类换热器的在役安全评估提供了参考。     

低翅片管振动特性的有限元分析及实验研究

应用有限元分析软件ANSYS对低翅片管进行振动特性分析,考虑翅片形状、翅根处过渡圆角、管子长径比三种主要影响因素,建立低翅片管有限元计算模型.模拟低翅片管在换热器中的工作状态,得到低翅片管在四种约束模态下固有频率的有限元计算值.采用共振法对低翅片管在上述四种约束模态下的固有频率进行实验测试.对有限元计算值与实测值进行比较,四种约束模态下一阶固有频率有限元计算值的误差均小于15%,符合工程许可范围.表明该有限元模型可用于工程设计时对低翅片管振动特性进行数值分析,也可为其他形状翅片管的振动特性分析提供参考.     

低压降高效换热器复合强化传热试验研究

大小孔折流板与圆弧波纹管都是近几年提出的降低换热器壳程压降和提高传热效果的结构元件。针对大小孔折流板和圆弧波纹管的特点,提出了将两者相结合的低压降高效换热器,并试验研究该换热器的流动和传热性能。结果表明,换热器具有较低的壳程压降和良好综合传热能力。与光管的普通弓形折流板换热器相比,相同流量下,大孔直径为φ26mm的圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的壳程板间压降可降低64％,虽然孔径较大时壳程膜传热系数有所下降,但总传热系数有明显提高。若以单位压降的传热系数来评判,圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的强化传热性能要远高于普通弓形折流板换热器,最高值可达普通弓形折流板换热器的2．87倍。     

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。     

管壳式换热器管板的有限元分析

应用有限元分析技术 ,在操作工况下 ,对管壳式换热器在压力和温度载荷共同作用下进行强度分析。根据其应力分布特点 ,分析压力与温度载荷对管板产生的影响 ,并考虑温度载荷单独作用下对管板产生的影响。     

新型同轴套管式换热器强化传热研究

同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构对换热性能的影响,揭示其强化传热机理。结果表明：通过增加螺旋翅片的翅高或减小螺旋翅片的螺距,可有效增强同轴套管式换热器内流体流动的湍流动能,达到提高换热性能的目的;与普通光滑管换热器相比,翅高为19 mm,螺距为300 mm的新型换热器在雷诺数为27000时,努赛尔数提高了35.5%,摩擦系数提高了91%,热性能系数达到最高1.093;增加翅片和减小螺距都可以增加采出温度和采热功率,翅高为19 mm,螺距为300 mm换热器较光滑管换热器采热温度提高了5.4 K,采热功率提高了32.4%。为高效同轴套管式换热器设计提供了理论依据。     

双管板换热器内管板液压胀接压力的探讨

由于双管板换热器结构的特殊性,内管板的胀接是一个难点,胀接压力的大小直接关系到双管板换热器的可靠性,因此选取合适的胀接压力是关键。运用ANSYS软件对双管板换热器的内管板进行液压胀接模拟,并采用优化设计方法,对胀接压力进行了优化,获得了最佳的液压胀接压力,并通过试验验证了模拟的合理性,为双管板换热器内管板胀接工艺提供参考。     

Plugging criteria for thinned high-pressure feedwater heater tubes considering pressure and thermal loading

When heat exchanger tubes have critical thinning which could cause unsafe conditions, it is general practice to plug the tubes so that they are out of service to prevent rupture failure at the thinnest location. Plugging criteria for the high-pressure feedwater heater tubes of fossil power plant were studied. Tubes in the desuperheating zone were considered due to their high internal pressure and the high temperature difference across the tube wall. Theoretical analysis of uniform thinning and eccentric thinning of the tube was conducted to determine the stress conditions at the thinnest location under internal/external pressure and thermal gradient across the tube. The minimum required tube thickness was determined using the maximum shear stress criterion (Tresca theory). Accuracy and effectiveness of the analytic solutions of the stresses were verified by comparing the results obtained with those obtained from finite element analysis. Using finite element analysis, the stresses for eccentric thinning were determined. Thermal loading due to temperature difference across the wall was considered even though the contribution of pressure loading to the stress of the tube was known to be higher than that of the thermal loading. As case studies, the tube plugging criteria of three high pressure feedwater heaters were determined using actual temperature and design pressure industry data. The procedure used in this study can be applied to different pressure and temperature operating conditions, and different tube materials.     

基于流固耦合的换热管束振动分析

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。     

基于有限元分析方法对换热器结构的改进设计

采用三维有限元分析方法对BEM型管壳式换热器进行强度分析,发现原设计不符合要求。根据正常操作工况下温度载荷高,液压试验工况下压力载荷高的特点,先提出采用减少管板厚度的方案,随后,在此基础上提出法兰与壳体连接处加筋板的设计方案。该方案通过三种工况的强度校核,从而可对该换热器进行合理的改进。