螺旋板换热器数值模拟模型的建立

为了对螺旋板式换热器进行数值模拟,建立了换热器的数学模型.使用等角度间隔将换热器中的流体分为多个流动单元,将换热面分为多个传热面单元,建立了流动单元与传热面单元之间的对应关系.应用传热学原理建立了螺旋板式换热器的数学模型.利用这一模型,对实际型号的螺旋板换热器进行了模拟计算,得到了换热器内的温度分布、总传热系数及总流动...     

套管式换热器动态数学模型的建立及仿真研究

对典型的套管式换热器进行动态模拟。通过将流动空间分割成多个等体积的单元块,建立了设备内流体平推流流动模型。之后根据传热基本方程,建立了两个单元块传热时温度随时间变化的模型。将流动模型与单元块传热模型结合就得到了换热器的动态模型。基于换热器的动态模型,设计VBA程序对换热器进行了模拟计算。得到了换热器中的温度分布,并研究了在改变换热器入口温度,或者改变传热系数的情况下,换热器出口温度随时间的变化及换热器内部的温度分布变化情况。结果显示,此模型能够正确模拟换热器内的温度分布及其动态特性。     

板式换热器内纳米流体单边流动与对角流动强化传热模拟

对纳米流体在板式换热器内单边流动和对角流动时的传热性能进行了三维数值模拟计算,得到了传热工质的温度、换热系数和流场的空间分布,分析了其压降与流速的关系。结果表明,纳米流体可以提高板式换热器的性能,其中以纳米流体作为冷流体单边流动时板式换热器的换热性能和降压效果最佳。     

定距柱对螺旋板式换热器传热特性的影响

螺旋板式换热器的螺旋板间焊有定距柱,用于增强换热器的结构强度及增加流体扰动。为了研究定距柱排列密度对螺旋板式换热器传热特性的影响,建立螺旋板式换热器周期结构模型,利用计算流体动力学(CFD)软件对其传热过程进行数值模拟。结果表明:周期结构模型适用于螺旋板式换热器传热过程的模拟;弯曲可强化通道的对流换热过程;增大定距柱排列密度可提高换热器的传热性能。湍流状态下螺旋流的努塞尔数准则方程未充分考虑定距柱的影响,根据数值模拟得到的定距柱排列密度与努塞尔数的变化关系对准则方程进行修正。与原准则方程相比,修正后的方程将努塞尔数预测值与试验值的误差从-40%～-20%降低至-9%～20%。     

螺旋折流板换热器壳程流体流动的数值模拟

在对螺旋折流板管壳式换热器结构和操作条件进行简化的基础上,采用计算流体动力学分析方法建立数学模型,并利用CFD分析软件FLUENT模拟换热器壳程流动特性,得到了换热器壳程流场分布的直观信息。对流体传热特性做了初步探讨,并比较了弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器的流动特性,为这种换热器结构的优化和产品的研究开发提供一定的依据。     

连续螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟

建立了连续螺旋折流板换热器三维模型并划分网格,采用分离式求解器、SIMPLE压力速度耦合方式与Realizable k-ε湍流模型,利用FLUENT软件对连续螺旋折流板换热器壳程流体流动与传热进行了模拟计算,得到壳程流体速度、压力与温度分布图,并与传统弓形折流板换热器作比较。螺旋折流板节距与弓形折流板间距相等时,螺旋折流板换热器壳程传热系数增加了25%左右,而压力降减小了18%左右。通过对不同螺旋角度的螺旋折流板换热器进行模拟分析,发现随螺旋角增大壳程传热系数和压力降都呈减小趋势,且壳程流体进口平均速度越大,作用越明显,故在实际工程中,盲目追求高的传热系数或低的压降都是不可取的。本数值模拟可为螺旋折流板换热器进一步的工程研究提供可靠的理论参考依据。     

螺旋板式换热器气-液换热时流阻及传热计算

提出了螺旋板式换热器用于气-液热交换时的流动阻力以及传热设计的计算方法。螺旋板的设计采用不等间距、气体轴向流动、液体螺旋流动。文中描述了随介质参数的改变,换热器结构的相应变化。结构设计通过迭代计算而达优化目的,设计计算具有通用性。结果表明,与其它形式换热器相比,其传热系数高,流动阻力小。     

基于火积理论的螺旋折流板换热器结构优化

首次应用火积理论对螺旋折流板换热器进行优化结构分析。选取50%搭接的18°和27°的螺旋平面折流板换热器和改进的螺旋折面折流板换热器作为研究对象,且分别应用传热性能综合评价(PEC)准则和火积耗散理论对实验数据进行了分析。结果表明:随着有效度和传热单元数的增加,火积耗散数均减小。18°螺旋折流板换热器的性能明显优于27°螺旋折流板换热器,且在有效度或传热单元数相同的情况下,改进后的螺旋折面折流板换热器的性能也均优于螺旋平面折流板换热器。火积耗散理论与PEC准则分析结果的一致性,证明了火积理论对螺旋折流板换热器性能分析的适用性。同时发现,传热火积耗散数的大小是阻力火积耗散数的上千倍,说明传热火积耗散在总火积耗散中占重要地位。这对火积理论应用于螺旋折流板换热器的传热和阻力性能研究具有重要意义。     

板式换热器的研究进展

介绍了板式换热器的整体结构,总结了在设计计算中常取的无量纲参数,简要回顾了国内外板式换热器的发展历程,梳理总结了板式换热器在传热流动、结构设计优化、材料及失效方面的研究进展,并对板式换热器今后的发展方向进行展望。     

螺旋板式换热器气－液换热时流阻及传热计算

提出了螺旋板式换热器用于气－液热交换时的流动阻力以及传热设计的计算方法。螺旋板的设计采用不等间距、气体轴向流动、液体螺旋流动。文中描述了随介质参数的改变，换热器结构的相应变化。结构设计通过迭代计算而达优化目的，设计计算具有通用性。结果表明，与其它形式换热器相比，其传热系数高，流动阻力小。     

开缝翅片换热器三维流动传热特性数值研究

建立了开缝翅片换热器三维流动传热物理模型和数学模型,针对不同开缝位置的换热单元进行数值计算。并应用场协同理论分析了不同入口速度对换热特性的影响。研究表明：对翅片进行开缝能够有效提高翅片管的换热性能、强化传热,且下游开缝比上游开缝换热效果好,全部开缝换热效果最好。随着入口速度的增大4种翅片换热量明显增强,增加入口流速也可提高换热效率,但压力损失较大。计算结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

一种双扭转流换热器壳程传热性能与机理分析

双扭转流换热器是一种新型管壳式换热器,分别建立扭转流换热器和新型双扭转流换热器的周期全截面计算模型,利用计算流体力学（CFD）方法对壳体侧的传热系数、流动阻力和综合性能进行了数值研究。结果表明：在壳程同等质量流量下,双扭转流换热器传热系数与类梯形折流板换热器相比降低24.4%~27.9%,压降降低63.3%~71.0%,综合性能增加1.2%~4.1%。通过场协同原理对其传热和降阻机理进行了分析,表明双扭转流换热器速度与压力梯度协同较好,扭转流换热器速度与温度梯度协同性较好。对扭转流换热器进行冷模实验,采用激光多普勒测速仪（LDV）对线上速度进行测量,验证了仿真方法和结果的正确性和准确性。研究模型与结论可为换热器的结构开发与性能研究提供参考。     

板翅式换热器翅片通道中流体流动与传热的计算流体力学模拟

针对平直形和锯齿形两种不同翅片类型,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对板翅式换热器的微小通道进行了模拟,得出了通道中流体的流动与传热特性.计算结果表明,在相同情况下,平直形和锯齿形翅片中冷热流体的局部传热系数的最大值都出现在入口处;在锯齿形翅片的相邻2个锯齿的交错面上,流体的局部传热系数和压力存在突变,流体的边界层厚度要薄于在平直形翅片中的厚度,流体的局部换热系数要和压损大于其在平直形翅片中的值.     

网纹内管双套管双管板安全型换热器的传热性能

以网纹内管型双套管双管板安全型换热器为研究对象,采用内外管接触面积当量法,将网纹内管与外管内壁的接触面积当量成对应接触面积的直槽管;借助计算流体力学（CFD）软件采用数值模拟的方法对内管为当量的直槽管换热器传热性能进行了研究,换热器管壳两侧的介质均为水,分别将空气和水两种介质填充至隔绝腔内,模拟不同入口流量条件下传热特性;引入接触修正系数,在传统传热系数经验公式的基础上,结合网纹管模型特点,获得网纹内管安全型换热器传热系数计算公式,并对不同工况下换热器的传热系数进行理论计算;建立网纹内管安全型换热器传热特性评价实验台。结果表明：内外管接触面积当量法在处理网纹内管安全型换热器传热特性时具有可行性,基于接触修正系数的传热系数工程经验公式计算结果可靠;数值模拟结果、理论计算结果及实验结果具有较好的吻合趋势;隔绝腔介质分别为水及空气时,网纹内管的传热效率比内管为光管分别提高约24%和40%。     

三角形布管方式下2种换热器的场协同分析

基于采用周期性全截面计算模型得到的帘式折流片换热器和折流板换热器壳程流体流动和传热数值计算结果,应用场协同原理对二者传热性能进行了分析。分析了帘式折流片换热器在壳程不同位置处的速度和湍流度,以及场协同角和对流传热系数,并与折流板换热器相同位置处的情况进行了对比。由于折流板壳程流体为横向流动,而帘式折流片壳程总体上是纵向流动,故折流板换热器的平均流速和湍动度稍高于帘式折流片换热器,平均流速为帘式折流片换热器的1.15倍,其湍动程度为帘式折流片换热器的1.4倍;折流板换热器2条验证线上的场协同角的平均值均小于帘式折流片换热器。研究结果为管壳式换热器结构改进和性能提升提供了参考依据,同时帘式折流片换热器的这种结构特点对于节能降耗的研究也具有重要意义。     

管壳式换热器流体流动与耦合传热的数值模拟

结合化工行业中使用的某型号管壳式换热器的结构图和工艺参数,对换热器的结构进行了合理的简化,利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型。在ANSYS FLUENT14.0数值模拟软件中对换热器的流体流动以及耦合传热进行了数值模拟,得到管程和壳程流体的流速分布、压降情况、温度场变化的细节信息。该工作对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

Surface radiative transfer in gas‐to‐gas cocurrent microheat exchanger

The influence of surface radiative transfer in parallel flow microheat exchanger is numerically studied for its importance at high temperatures and for small flow dimensions. For these heat exchangers, the role of radiation is beneficial when the convective heat transfer to the annulus flow exceeds the convective heat transfer from the core flow. For this case, radiation improves the heat exchanger performance by decreasing the logarithmic mean temperature difference and by increasing the capacity, effectiveness, and volumetric heat transfer coefficient. Additional surface area is made available for convection to the annulus flow, thereby increasing the specific heat transfer surface for fixed geometry. Therefore, a high emissivity layer over the surfaces of microheat exchanger can improve the heat exchange performance. The active heat transfer area weighted by the convective heat flow rates is introduced as the true measure of heat exchanger compactness. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

表面处理槽液蒸汽加温装置设计

研究了表面处理槽液中蒸汽加热换热器的设计方法,讨论了热负荷、传热系数、传热平均温度差等数据的获取方式以及计算换热面积的数学模型.以氧化磷化槽为例,介绍了列管式蒸汽换热器的制作方法.实践证明,新设计的列管式蒸汽加温装置使加温时间从原来的4.5 h减少到96 min,能源利用效率从原来的2.2%提高到87.4%.     

流化床换热器中液固两相流传热的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热,对流化床换热器中的液固两相的传质及传热进行数值模拟,建立了液-固两相流控制方程,通过FLUENT进行数值计算.计算结果表明:随着热通量的增加,流场的速度、湍流强度和壁温均升高.计算结果与试验结果一致.