扭曲管热交换器壳程性能数值模拟及其计算公式拟合

基于数值模拟软件FLUENT,对扭曲管热交换器及壳程传热和流阻性能进行了分析研究,并与弓形折流板式热交换器进行了对比。计算结果表明,扭曲管热交换器充分利用了壳程空间,其性能优于弓形折流板热交换器。在相同的流速下,扭曲管热交换器的压降是弓形折流板热交换器的1/3~1/4,综合性能参数是弓形折流板热交换器的3倍左右。对扭曲管热交换器性能参数进行了公式拟合,可对相关研究及生产提供一定的参考。     

新型螺旋折流板热交换器壳程传热性能数值模拟

通过Fluent数值模拟,比较了2种螺旋折流板热交换器的传热和流动性能,着重对比了不同流速下,新型螺旋折流板热交换器和传统螺旋折流板热交换器的性能参数及特征。结果发现,新型螺旋折流板热交换器的传热性能优于传统的螺旋折流板热交换器,在模拟范围内,随着流速的增加,传热优势最高可达10％,表现出较好的传热效果,但同时压降增大,需要引起注意。     

纵流式换热器壳程层流流动与传热的数值模拟

采用计算流体力学和数值传热学方法 ,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设 ,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度 ,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法 ,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组 ,编制了数值模拟程序。对纵流式换热器壳程的流场和温度场进行了数值模拟研究 ,得到换热器内流体流动状态和热流分布 ,并分析了支撑结构的参数变化对流体流动和传热的影响。数值计算结果和实验数据吻合较好 ,该模型能有效地模拟纵流式换热器壳程流动与传热特性     

螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟研究

借助Fluent软件，建立了螺旋折流板换热器壳程通道的三维物理模型，采用RNG κ-ε模型，对壳程内的流动与传热进行了数值模拟研究，得到了不同雷诺数下换热器内的速度矢量、温度分布，即平均阻力系数及Nu数。结果发现，壳程的流动为近螺旋线流动，存在局部回流与流线短路；流体在折流板迎风侧的流动较理想，但背风侧流动需要进一步改善。类比定律分析表明，螺旋折流板换热器的流动虽然比弓形折流板理想，但还远没有达到理想的协同状态。     

乙苯蒸汽过热器壳程流场模拟与换热性能分析

基于几何和雷诺数Res相似理论建立管壳式乙苯蒸汽过热器计算模型，利用FLUENT 17.2软件模拟过热器流场，分析壳程质量流量对壳程换热系数、壳程压降、综合评价因子Nu×Pr-1/3的影响规律，研究壳程附件对流场及换热的影响。结果表明：过热器壳程流场分布不均，折流板背风面存在流动死区；随着流量增大，壳程换热系数和压降增加，在对数坐标下拟合Res与Nu×Pr-1/3有良好的线性关系，数值模拟结果与经验方法Bell-Delaware得到的结果吻合较好；增加折流板数，单位压降下的传热系数减小，流动死区减小，壳程压降和换热系数增大；旁路挡板能有效地减弱旁流流量并提高换热效果，防冲管有助于提高壳程进口端流场均匀性；支持板会造成壳程流量分配严重不均，壳程换热系数和压降降低，严重影响了过热器的整体换热效果。通过流场模拟与换热性能分析，发现支持板的设置是工业乙苯过热器换热性能变差的一个重要原因。     

常用双壳程热交换器纵向隔板密封结构

本文主要介绍了双壳程热交换器纵向隔板密封常用结构,并结合每种密封结构特点及热交换器使用工况给出使用准则。     

换热器壳程三维数值模拟及场协同分析

为了分析换热器整体场协同关系,利用多孔介质分布阻力模型和换热器核心模型,采用三维数值计算的方法研究管壳式换热器的流动与传热,分析了换热器壳程场协同和传热效率的关系,以及壳程纵向流动和横向流动的场协同角随流速的变化规律,为优化换热器设计提供了理论基础。     

基于计算流体力学数值模拟的板式热交换器传热与流动分析

以新型鼓泡板式热交换器作为研究对象,通过计算流体力学软件,对鼓泡板冷、热两侧通道进行了数值模拟。板内流体流动研究表明,相同流速下,冷侧通道流体湍流强度高于热侧,压力损失也高于热侧;热侧通道由于扭曲泡相互接触造成阻挡作用,相较于冷侧通道,传热效果较差。将数值分析结果与试验值进行了对比,验证了数值分析结果的准确性,该数值分析结果对改善板式热交换器传热效率有一定指导意义。     

配汽嘴内饱和蒸汽流动数值模拟及设计

采用限流射孔技术可以改善油井吸汽剖面,最终达到提高油层动用程度及油井产量的目的。针对配汽嘴内汽液两相流动特点,基于质量守恒定律、牛顿第二定律、热力学第一定律和热力学第二定律,对高温、高压下饱和蒸汽汽液两相临界流进行了数值模拟,编制了与已有配汽软件相配套的计算程序,通过实例计算阐述了配汽嘴的工况设计步骤,所提出的配汽嘴的设计方法已成功地应用到河南油田的单井分层配汽工艺中。     

板壳式热交换器入口管箱流体分布数值模拟及结构优化

对某板束入口管箱采用天圆地方结构的板壳式热交换器板束入口管箱流体分布情况进行数值模拟,发现流体在天圆地方结构中流动时出现较大旋涡。为改善其流动状态,提出在天圆地方结构中增加导流板和增大进口接管尺寸2种优化方法,并对优化改进后的天圆地方结构进行数值模拟。模拟计算结果表明,在天圆地方结构内部增加导流板或增大进口接管尺寸,都能较好地改善流体在天圆地方结构中的流动状态,减小旋涡尺寸,降低压力损失。     

大型轴向固定床反应器中流体流动的数值模拟

根据固定床反应器内液体的流动特性建立了统一模型控制方程组,提出一种对各相同性或异性多孔介质的平方阻力系数进行估算的方法,对大型固定床反应器中液体通过入口分布器及多孔介质的流动问题进行数值计算。计算结果表明,入口分布器和惰性填料可使反应器内液体流动的均匀性得到明显改善;入口分布器顶部开孔对催化剂床层内液体流速径向分布影响较小;降低分布器高度未对液体流速径向分布产生明显的影响;反应器底部装填瓷球等填料虽有利于改善反应器自由空间区的流体流动的均匀性,但对液体在床层内的流动影响不大。     

大型板壳式热交换器在异构化装置中的应用

对乌鲁木齐石化分公司330万t/a异构化装置大型板壳式进出料热交换器的设计参数、材料选择、结构特点以及应用等进行了详细介绍。工业应用表明,此大型国产板壳式热交换器运行平稳、安全可靠。     

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。     

壳程流路的数值模拟研究——B,C流路初步分析

分别在CFD和HTRI软件中对管壳式换热器的计算条件进行了一致性调和,得到了相近的计算结果,证明了采用方法的可行性;同时利用CFD的模拟计算结果对壳程对流传热细节和流路进行了初步分析。通过对比发现,针对壳程错流区和窗口区的压力降和传热系数,HTRI的数据完全一致,而CFD却呈现另一种趋势(ΔP_(C1)≥ΔP_(C2),ΔP_(W1)≤ΔP_(W2),h_(C1)≥h_(C2),h_(W1)≤h_(W2)),针对这一问题,分析认为HTRI的计算方法来源于实验归纳,其局部的处理采用算术平均,故不建议采用HTRI进行非对称布管的换热器热工设计;同时发现折流板不同位置前后的压差并不一致,故经典流路模型A路流的处理过于理想化。总结认为针对管壳式换热器的研究和流路分析法仍需要发展和修正。     

基于计算流体力学的热交换器壳程进口防冲挡板结构研究

热交换器壳程进口设置防冲挡板是避免流体对换热管进行直接冲蚀的一种重要手段。为研究防冲挡板对壳程流体流动的影响,构建了带有不同开孔率防冲挡板的壳程进口结构,采用计算流体力学方法研究并预测了挡板和换热管附近的流场分布情况。研究结果表明,当防冲挡板不开孔时,进口换热管附近流场分布不均匀,挡板与换热管附近存在明显的流动死区。随着开孔率的增加,流场分布的均匀性得到改善。防冲挡板的相对位置对流场分布具有一定影响,挡板与换热管距离过大或过小,都不利于流场的均匀分布。     

管壳式换热器壳程流动分析与部分结构设计

管壳式换热器壳程流体的流动分析对壳程的结构设计至关重要,根据Tinker发表的壳程流体流动模型及其它相关资料,提出了在壳程折流板、管孔与换热管间隙、挡板以及挡管等结构设计中应注意的问题。     

空气预热器壳程流场模拟与振动分析

针对中国石化某分公司空气预热器在实际操作过程中经常产生振动、噪音的情况,利用Fluent1 4.0软件对空气预热器的壳程进行流场模拟和振动分析,分析产生振动的原因并提出解决措施。结果表明,空气预热器壳程管束的背面形成卡门涡流,底部空腔产生两个较大的涡流,当卡门涡流频率与箱体固有频率接近时,空气预热器会产生振动和噪音。结合现场布置及装置实际情况,确定改造方案,即在搪瓷管段沿管束方向增加隔板、底部空腔添加导流板以及烟道系统内部增加"井"字形隔墙。改造后,空气预热器未产生明显的振动和噪音。     

相邻大型套管式热交换器蒸汽进口间热补偿装置设计

针对大型套管式热交换器运行初期蒸汽进口处多次发生爆裂的情况,根据温差应力理论和现场实际对其进行改造,在热交换器两相邻蒸汽进口间安装综合补偿能力较强的S型热补偿装置。改造后几年的运行中大型套管式热交换器再未发生类似事故,满足生产的安全和实用要求。     

组合式蒸汽吞吐数值模拟优化研究

为改善杜239断块大凌河油藏蒸汽吞吐开发效果，应用数值模拟技术对该块组合式吞吐进行优化研究。结果表明：采用组合式蒸汽吞吐，改善了油藏温度场、压力场以及饱和度场的分布，提高了油藏开发效果，有效减缓了区块的递减趋势，可获得比持续蒸汽吞吐高2．6％的阶段采收率。同时对组合蒸汽吞吐方式、注汽速度、注汽量、焖井时间和组合吞吐规模等参数进行了优化设计研究。     

特超稠油油藏蒸汽吞吐数值模拟

蒸汽吞吐是增加稠油产量的一种经济而有效的方法。克拉玛依油田九7区稠油在50℃时,地面脱气原油的粘度为2400～961000mPa·s,平均452029mPa·s,属超稠油油藏。针对克拉玛依油田九7区浅层特超稠油油藏的特点,利用数值模拟方法研究了蒸汽吞吐的主要注采参数。对注汽强度、注汽速度、周期注汽量、注汽压力、焖井时间和蒸汽干度等注汽参数进行了优化计算,推荐了注采参数的优化方案,在此基础上对蒸汽吞吐井的吞吐效果进行了预测,得到了不同周期的周期产油量等。计算结果对于克拉玛依油田九7区特超稠油油藏进行蒸汽吞吐开采具有一定的指导意义。