管束的流体弹性不稳定性的研究

基于Lever与Weaver的“流管”模型,本文对换热器管束的流体弹性不稳定性进行了较深入的研究。认为管子作周期性的衰减(或发散)运动。基本方程以复数形式表示,并用复数解法来求解。证明了作用在管上的流体力与管子运动时的位移、速度、加速度密切相关。作出的稳定区图可用来判断管子是否发生流体弹性不稳定现象。将节径比为1.25,1.32与1.41的正方形排列的管束,依次放入风洞中进行试验,取得了令人满意的结果。     

锥螺旋弹性管束及其振动控制的研究

管束振动的诱导与控制是弹性管束换热器在一定疲劳寿命前提下实现强化换热的重要保证。设计锥螺旋弹性管束和脉动流发生装置并对考虑流固耦合情况下锥螺旋管束的固有模态进行研究;通过谐响应分析,得到锥螺旋管束的频率响应;通过仿真分析脉动流发生装置中绕流体纵向尺寸对各分支管脉动流的影响,确定了工况流速下的绕流体纵向尺寸。结果表明:锥螺旋管束在流固耦合作用下固有频率有所下降;在相同入口流速条件下,随着绕流体纵向尺寸增大,脉动流发生装置同一分支管脉动流强度先增大后减小,而其频率先减小后增大。研究工作对锥螺旋弹性管束换热器设计具有重要意义。     

大型管壳式换热器的随机响应分析

换热器管束的振动破坏问题是严重影响换热器运行安全性的一个关键问题。根据随机振动理论对管壳式换热器流体诱导管束振动进行了分析，建立换热器管束振动的力学模型，确定流体激振力分布，应用随机振动理论推导出换热器管束振动随机响应的均方根和谱密度。研究表明，采用随机振动理论可以较好地预测管壳式换热器管束流体诱导振动；纵向流换热器与折流板换热器相比，具有优异的抗振性能。     

脉动流发生装置诱导弹性管束振动的实验研究

为了实现对换热器内弹性管束振动的有效激发和控制,提出了一种新型脉动流发生装置,搭建了脉动流诱导弹性管束振动测试实验台,测试了换热器内各排弹性管束在不同工况下的振动响应。结果表明:在脉动流发生装置诱导下,弹性管束主要有两个振动频率,一个频率基本不受入口流速的影响,另一个频率随入口流速的增加而增加;提出的脉动流发生装置,一方面使弹性管束的振动强度明显增加,另一方面在一定程度上解决了各排弹性管束振动不均的问题。     

基于不同截面形状的螺旋弹性管束换热器传热特性分析EI北大核心CSCD

为探究截面形状对螺旋弹性管束(spiral elastic tube bundle,SETB)换热器传热性能的影响,基于四种截面形状(四边形、六边形、椭圆形和圆形),采用双向流固耦合计算方法,对单层四螺旋弹性管束在不同入口速度条件下的振动和传热特性进行了研究。结果表明:不同截面形状的螺旋弹性管束在换热器内不同安装位置的振动响应有明显的不同。截面为椭圆形的螺旋弹性管束在振动和不振动条件下的传热系数最高,管束圆周上的局部传热系数最大,说明管束截面形状为椭圆时的传热性能最佳。振动能够实现强化传热,但振动剧烈的螺旋弹性管束其传热性能并不一定最佳,在进行螺旋弹性管束换热器设计时,并不是要一味追求高强度的振动,还要综合考虑螺旋弹性管束的安装位置和截面形状。     

换热器内多排弹性管束壳程流体诱导振动响应的数值分析

为了研究弹性管束在壳程流体诱导下的振动特性,基于双向流固耦合分析的顺序求解法,对单排和多排弹性管束在壳程流体诱导下的振动响应进行了数值研究。研究表明壳程流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动,且监测点各方向的振动存在明显的谐频。流体诱导下各排管束间的振动相互影响,最底部管束的振动强度最低,其余各排管束的振动强度由下到上呈逐渐递减的趋势,顶部部分管束的振动频率偏低。由于管束重力和流体冲击力的相互作用,最底部管束的振动平衡位置位于管束平面的上方,其余各排管束的振动平衡位置位于管束平面的下方,且各排管束的振动平衡位置由下到上逐渐降低并趋于稳定。     

弹性管束缠绕结构换热器在化工流程中应用分析

主要介绍了新型弹性管束螺纹缠绕换热器，从结构上论述弹性管束有效补偿热应力破坏及螺旋缠绕湍流换热的优势。     

真实流场中换热管流体诱导振动特性研究

工程用换热器中由于折流板的存在,壳程流体折返冲刷换热管,换热器内流场十分复杂。采用实验和数值模拟相结合的方法对正方形排列节径比为1.25的换热管束在真实流场中的流体诱导振动问题进行分析研究。结果表明:流体折返冲刷换热管,复杂的流体力分布抑制了换热管与漩涡脱落的共振效应。管束边缘换热管受到流体力作用,会极大地偏离原始位置,在新的平衡位置做小振幅振动,振动振幅受管束间隙流速影响较小。管束边缘换热管较大的刚体位移和小幅的高频振动,会加剧换热管与折流板间的切割效应。该研究结果可以作为大型换热器局部流体诱导振动分析与标准完善的依据。     

流体诱导弹性管束振动响应数值分析

基于流固耦合问题的弱耦合法,研究弹性管束不同流速的壳程或/和管程流体诱导下的振动响应。研究表明,流体诱导振动幅值随壳程或/和管程流速的增加而增加。与相同管程流速条件相比,壳程流体引起的振幅较大。随壳程流速增加监测点振动频率增加;随管程流速增加监测点振动频率基本不变。壳、管程流体耦合诱导的振动位移曲线与仅壳程流体诱导的振动位移曲线类似,说明弹性管束工作过程中的振动主要由壳程流体诱导。流体诱导的振动频率接近管束第一阶固有频率时,监测点在y、z方向振幅逐渐趋于峰值。流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动。     

弹性管束湿模态频率变化对传热特性影响分析

为了研究弹性管束湿模态频率变化对其传热特性的影响,以弹性管束为研究对象,进行实际运行工况下的建模及湿模态数值模拟分析。通过附加质量系数表征弹性管束湿模态频率的变化情况,在考虑流体介质的流速及黏度的影响下,计算得到湿模态频率相应的附加质量系数,并通过湿模态频率的改变对弹性元件换热性能进行分析。分析认为:流体的黏度越高,对弹性换热管束施加的附加质量系数就越大,使弹性元件的湿模态频率降低的越多,处于流场中的弹性元件湿模态频率随来流速度的增加而上升;弹性元件受外部流场流体黏度与速度的影响,湿模态频率越高,受到流体的附加质量系数越小,表面换热效果越好。     

扇叶型折流板换热器壳程性能及传热机理的数值模拟

利用数值模拟方法比较分析了扇叶型折流板换热器及螺旋折流板换热器流动传热性能及传热机理。结果表明:两种换热器壳程流动状态相近,流体倾斜于管束流动;扇叶型折流板换热器壳程传热系数和压降大于螺旋折流板换热器;雷诺数2 500—5 500时扇叶型折流板换热器综合性能低于螺旋折流板换热器,当雷诺数大于6 500时扇叶型折流板换热器综合性能略高于螺旋折流板换热器;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热性能。     

降膜式蒸发器管束间流量分配均匀性对其性能的影响

通过模拟计算讨论降膜式蒸发器在运行过程中,换热管束内外流体不均匀分布对换热器整体性能的影响。管外性能的模拟计算采用根据管束中换热管位置、沿换热管束长度方向上网格离散的三维网格格式,管内性能的计算采用三维CFD计算方式。计算和分析表明,换热流体在换热器中的分布均匀性对换热器内管外局部干斑出现的比例,以及整体性能有明显的影响。     

流体脉动对新型弹性管束传热特性影响的实验研究

建立了恒热流传热实验台,对新型弹性管束管外传热特性进行实验研究,得到了不同Re数下弹性管束的整体及局部换热性能。设计了电机驱动流体脉动装置,得到了不同脉动参数下弹性管束的传热及阻力特性,并拟合得到了各工况下的实验准则关联式。实验结果表明,在文中讨论参数范围内弹性管束的管外平均表面传热系数可以达到固定管束的3倍以上,强化传热效果显著,且中间两根弹性管的表面传热系数要明显高于边缘两管。通过对比不同实验工况可以得出当流体脉动频率为15Hz时弹性管束的PEC值最高,综合换热性能最好。     

折流板对锥形螺旋管束壳程传热性能的影响

以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle, CSETB)换热器为研究对象，通过在换热器内增设脉动/引流折流板，以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法，研究了不同壳程入口流速和不同结构方案下CSETB换热器的振动强化传热性能。研究表明，CSETB的振幅随流速的增加而增加，仅增设脉动折流板可使CSETB表现为相对大幅高频振动，同时增设脉动、引流折流板可使CSETB表现为相对大幅低频振动。增设折流板可使流体流动的规律性和温度场分布的层次性增强，且能使换热器的壳程传热能力获得大幅提高。振动能够实现强化传热，这种强化传热的程度在高流速时更明显，且增设折流板能明显提高CSETB的振动强化传热性能。此外，引流折流板的存在使换热器的综合传热性能降低。     

换热器内部流体诱发振动稳态响应分析

针对换热器结构振动特性问题,分析换热器内部流体诱振引起的换热器整体振动,得到换热器固定约束处的支反力。为此提出从流体到固体侧的单向耦合,利用商业CFD软件FLUENT计算流体场,得到换热器壳面和管束上的压力分布,利用MATLAB处理FLUENT输出的流体压力,并且对压力做频谱分析,结构建模采用线性模型,不考虑结构的非线性因素,将频率信号加载到ANSYS中做单频率的谐响应分析,得到支撑处的单频支反力,然后叠加各个频率成分得到稳态多频率成分的支反力。     

折流杆高效换热器试验研究及工业应用

一、前言传统的老式的单弓形管壳式换热器效率低,阻力高,又容易出现管束的流体诱导振动破坏,近年来在国外出现的新型折流杆结构却是既能解决管束的振动而又能消除传热死区,且能够提高壳程给热系数和     

换热器管束-管板焊缝失效及焊接工艺综述

管壳式换热器是石油化工行业中最为常用的换热器类型之一。其管束与管板之间的焊缝处是换热器的薄弱部位,非常容易发生失效。对不锈钢管壳式换热器管束-管板焊缝失效形式进行了总结,并详细地综述了不锈钢管壳式换热器管束与管板的焊接工艺,包括焊前处理、焊接方法、工艺参数、焊接检验等;针对性地提出了管束与管板的焊接工艺要点,为减少焊缝处的失效提供了借鉴。     

深冷文献消息(国内部分)

<正>93101 刺孔膜片式高效管壳换热器的壳方特性研究周理 安福等《化工学报》1992 №5 599~607对强化壳方传热的新技术──刺孔膜片式管束做了实验考核,与传统的弓形折流板管束相比,壳方总压降减小了45%,管束压降减小约84%。而在Re=104时壳方传热系数却提高了14%,比相同条件下缩放管(Ⅱ)型管束高25%,比折流杆管束高88．6%。93102 CO2＋Ar气体保护焊双面成形焊接在集装箱制造中的应用谢品月《焊接技术》 1992 №5 2-593103 水力旋流器固液两相流测试研究戴光清等《流体工程》1992 №10 1~6     

基于复模态的空间锥螺旋管管内流固耦合振动特性的有限元分析*

空间锥螺旋管束作为一种新型流体诱导弹性传热元件,由于其锥型螺旋结构,管内流动产生的非比例阻尼对其固有振动特性影响明显.基于此,采用有限元法研究螺旋管束管内流固耦合振动特性,通过螺旋升角变换、螺旋单元坐标变换以及对连接体的简化处理,建立了管束振动状态方程,依据复模态理论分析了科氏力所致阻尼对空间锥螺旋管的频率的影响.结果表明:管内流动对锥螺旋管束基频影响很大;由于科氏力所致阻尼阵的存在,螺旋管束在管内流固耦合作用下呈现复模态;随着螺旋节距及流速的变化,管束的基频及阻尼比发生变化.     

浅谈换热器管束制作过程中的关键工序

管壳式换热器属于多腔容器,且因含管板计算,因此设计复杂。本文就换热器管束制作过程中的关键工序进行了探讨,并针对关键工序提出了一些建议,以期能为更好地进行换热器管束的制作提供参考。