组合式空冷器表面传热分析与计算

组合式空冷器由翅片管束干空冷和光管管束喷淋蒸发空冷组合而成,表面积很大,其表面向环境的传热量应进行分析计算。对组合式空冷器向环境对流传热和辐射传热的若干因素进行了分析,给出了计算表面传热的方法和标定测量方法。经正反平衡验证,表面传热量计算结果正确。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

空气冷却器管外膜传热系数的计算

从翅片管外侧传热系数的通用表达式出发,分析了翅片效率对传热系数的影响,推导出了翅片热阻的计算式,对空气冷却器管外膜传热系数计算式进行化简,得出了以基管外表面积为基准的翅片对空气的传热系数计算式,介绍了一组常用的空气冷却器间隙热阻关系图,最终得出了以基管外表面积为基准的总传热系数计算式.     

LNG空温式气化器传热问题的研究进展

空温式气化器在运行过程中的传热恶化问题有可能会带来灾难性的后果,是液化天然气再气化过程中必须要重视和解决的难题。为此,在全面回顾和总结空温式气化器传热问题研究成果及现状的基础上,重点阐述了管内流动沸腾传热特点及其传热系数关联式的发展,分析了管外结霜过程及其对空温式气化器换热性能的影响,对当前气化器研究所面临的问题进行了梳理和总结,并对进一步解决传热恶化问题的研究方向进行了展望。研究结果表明:①以甲烷为主的多组分烷烃混合有机物的管内流动沸腾是未来的研究难点;②对于LNG竖直管内的流动沸腾试验还需要开展更加深入的研究,除了热流密度、干度、质量流量以外,还应包括入口压力、管径、管长以及内壁面粗糙度的影响;③管外结霜是造成气化器传热恶化的主要原因;④完善低温表面抑霜技术是改善气化器传热恶化的重点,对于空温式气化器设计、制造以及运行均具有普遍的理论指导意义;⑤疏水材料的抑霜除霜剂比亲水材料的抑霜除霜剂更加适用于空温式气化器。结论认为,该研究成果有助于破解空温式气化器传热恶化难题。     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

花瓣形翅片管的强化传热研究概况

综述了花瓣形翅片管在低表面张力介质及其混合物中的冷凝强化传热、含不凝性气体水蒸气的冷凝强化传热以及空气和油的冷却强化传热等方面的研究概况、进展、成果及其工业应用前景。     

过剩空气系数对加热炉的影响

从理论上分析了过剩空气系数对辐射传热和对流传热的影响 ,并通过计算实例说明了过剩空气系数对加热炉实际操作的影响     

大型重整加热炉的设计与优化

介绍了重整加热炉的设计特点。通过区域法模拟分析,对大型侧烧U形管重整加热炉传热影响因素(如炉膛宽度、火焰长度、燃烧器的布置、空气流速及入炉温度等)进行了分析。研究结果表明:①炉膛越宽,传热均匀度越差,管壁峰值温度越高,管内工艺介质温度分布越不均匀;②改进燃烧器的能量分布可以改善炉膛温度场分布,显著降低最高管壁温度;③火焰越长,炉膛温度场分布越均匀,传热均匀度越好;④在强制通风条件下,燃烧器空气流速越高,炉膛温度场分布越均匀;⑤空气预热温度对传热均匀度的不利影响有限,但在较高的燃烧器空气流速下,传热均匀度改善,最高管壁温度降低。指出重整加热炉采用高温预热器在技术上是可行的。     

空-空热管式中冷器设计与热力性能试验研究

依据热管式换热器的特点,编制了空-空热管式中冷器的设计程序,并设计了试验用热管式换热器样件对该设计程序进行试验验证。利用通用的传热系数计算公式程序所得的计算值与试验所得的实测值变化趋势基本一致,说明所编制的计算程序是实用和可靠的。根据试验结果对设计程序进行了修正,热空气出口温度最大偏差为0.5℃,热流量最大偏差为7W,表明修正后程序的计算结果与试验结果吻合较好。用试验数据分析了欧拉数与雷诺数的关系,拟合得到适合空-空热管式换热器的阻力计算的准则方程式,压降修正结果与实测值最大偏差为31.39Pa,误差不超过6%,说明在中冷器设计程序中可以利用拟合公式较好的分析压降。     

管式蒸发空冷使用增膜板的强化传热

增膜板是管式蒸发空冷器中的新型强化传热元件。管子上的水落到增膜板上铺展成膜,增大了水与空气的换热面积,由此使落到下一层管子上的水的温度降低,使得下一层管子的内外温差得以扩大,强化了下一层管子的传热。在1．5m×3Wi中试装置上对光管管束与增膜板管束进行了换热对比实验,结果表明,在相同实验条件下增膜板管柬蒸发空冷器的传热量可比光管管束空冷器至少增加20％。达到一定传热效果后,喷淋量加大,传热量并不明显增加。在一定风量范围内,增加风量可明显提高空冷器传热效率。     

用DTA技术对导热油热稳定性进行研究

用ＤＴＡ技术，分别在氮气和空气氯氛中对导热油热稳定性进行研究，提出并探讨了以热分析垭地热油最高使用温度的可能性。     

热管空气预热器优化的熵产分析

针对目前热管空气预热器优化设计方法中存在的问题,从传热过程中能量的数量、品质两方面对热管空气预热器的设计进行评价。即通过熵产分析,揭示换热器不可逆耗散产生的主要原因,在此基础上通过确定热力参数的最优化匹配,以提供热力学优化的具体途径和方法。优化后热管空气预热器的单位换热量所引起的熵增值与同类换热器相比达到最小,差异的程度即表明了优化性能提高的程度。     

高效异型强化管的研究现状及发展方向

高效异型强化管的传热机理是通过各种细微加工,在管壁上形成凸起,或将管壁沿轴向制成波纹或螺旋凹槽,建立无源扰动来增大传热系数,强化传热效果。分别论述了螺旋槽纹管、横纹管、缩放管、管内插入物、波纹管、旋流管、高效沸腾传热管、锯齿形翅片管和花瓣形翅片管等各种结构的高效异形强化管的研究现状。这此强化管的传热和流阻试验关联式局限性很大,工作介质基本上是水和空气。为准确确定物性的影响,应扩大试验介质的范围,应以水和油为工作流体,将试验数据整理为传热因子与摩擦因子的关联式。     

夹套间缩放管传热性能研究及场协同分析

利用FLUENT软件对光管和缩放管夹套间空气对流传热进行了数值模拟,结果表明:缩放管有较好的综合强化传热性能;还应用场协同理论分析了缩放管强化传热机理,发现缩放管由于收缩的变化导致空气流经凹槽前后时其速度场和温度梯度场之间的夹角较小而产生较好的协同作用,从而强化传热。最后,通过实验验证了数值模拟的可行性。     

高精度热交换器传热与流动阻力性能试验装置

介绍了新搭建的热交换器传热性能试验系统的硬件、软件以及参数测量。系统由导热油、压缩空气、乙二醇溶液和水4种热流体与冷风和冷却水2种冷流体为循环工质的子系统构成,不仅能进行热流体对冷风或冷却水的一对一试验,还可以进行2种或3种热流体对冷风的复合型热交换器的传热性能测试。控制和测量系统以LabVIEW软件为平台,使系统具有测量精度高、自动化程度高、测试范围广等特点,为新型热交换器的设计和开发提供了可靠的测试手段。     

外伴管伴热系统传热特性及优化的数值研究

利用FLUEM软件,对外伴管伴热体系传热特性及其优化进行了数值分析与讨论.分析表明系统中存在传导、对流及辐射传热,其中封闭空气夹层又存在层流自然对流.计入空气对流的模拟表明,工艺管受热不均匀,而伴管布置在其正下方、保持空气层不被保温层挤占可提高伴热效果.伴热平衡时,伴热介质温度、热损失随物料温度近似线性增加.空气层均温假设导致工程设计不合理,而降低工艺管与伴管之间的热阻是提高伴热能力的关键.     

Experimental investigation of free-convection heat exchange between multiple-row staggered banks of tubes with spiral fins

Results of investigation of the following characteristics of free-convection heat exchange are presented: the coefficients of circular tubes averaged for a bank, and each individual transverse row of circular tubes with rolled aluminum fins, which are used in the heat-exchange sections of air coolers. The fins are rolled onto a smooth brass tube with an outside diameter of 25 mm, and a tube-finning factor of 16.8. The spacing of the tube layout in the bank grids is 64 mm, and the angle of incline of the longitudinal axis of the tube to the horizontal plane is 0, 15, 30, 45, and 60°. Experimental data are generalized by similitude equations of the form Nu = f(Ra), which encompass the interval of Rayleigh numbers Ra = (0.3–3.5)·10⁵. The surface temperature of the tubes near the base of the fins was varied from 35 to 225°C, and the temperature of the air surrounding the bank ranged from 15 to 25°C.     

杆式支撑换热器传热与流阻性能的实验研究

为研究杆式支撑换热器的传热和流阻性能,设计制造了壳程为空气、管程为水蒸气且可变结构参数的流体流动和传热性能热模实验装置。分别在单排、双排管间布杆,不同折流栅间距,以及层流状态(Re≤2300)、湍流状态(Re>2300)下测量了多组实验数据。应用多元线性回归分析将实验数据做回归处理,得出不同状态下传热准数和流动阻力准数关系式,为换热器的工程设计提供了理论依据。     

波纹板式空气预热器在制氢装置的应用

波纹板式空气预热器以波纹板片作为传热元件,具有传热效率高、压力降低、占地面积小、结构紧凑、不易积灰等优点,对提高加热炉效率,降低制氢装置能耗指标有重要的促进作用。介绍了波纹板式空气预热器在某炼油厂制氢装置中的工业应用情况、经济分析,并提出了空气预热器长周期安全运行的工程措施。     

常减压蒸馏装置加热炉空气预热系统的改进

介绍对某炼油厂常减压蒸馏装置加热炉空气预热系统的两次改造情况.通过对无机传热元件的改造设计,在原空气预热器壳体保持不变的情况下,采用无机传热元件更换原有热管,在空气入口处安装调节阀、改造烟囱等措施,达到了提高工作效率的目的,保证了热量的充分利用.