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。     

大型相变热交换器壳程蒸汽流动数值模拟

在大型相变热交换器壳程添加纵向导流板结构,采用Fluent软件对壳程蒸汽流动进行数值模拟计算,分析研究纵向导流板尺寸对热交换器壳程流场分布、阻力性能、传热性能及综合性能的影响规律。数值模拟结果表明,因纵向导流板使蒸汽纵向冲刷管束,充分利用整个管束区进行热交换,故热交换器壳程蒸汽流场分布及换热效果较无导流板更好。采用纵向导流板结构可显著降低热交换器壳程压降、明显提高热交换器传热系数,使热交换器的综合性能得到有效提高。     

螺旋折流板热交换器结构改进研究进展

主要从螺旋折流板热交换器结构研究以及基于热力学第二定律的研究2个方面综述了不连续螺旋折流板、连续螺旋折流板和组合螺旋折流板等具有不同折流板结构的管壳式热交换器的研究进展,并对螺旋折流板热交换器的应用前景进行展望。螺旋折流板热交换器分为连续螺旋折流板热交换器和不连续螺旋折流板热交换器。与弓形折流板热交换器相比,螺旋折流板热交换器优势明显,如传热性能好、不易结垢、抗振动及壳程压降小等。但是螺旋折流板制造加工难度较大,如何设计简单有效的制造方法是未来的研究重点。     

单弓形折流板管桥开孔数量与布局

试验表明,在单弓形折流板适当部位的管桥上开适当数量的孔,可提高管壳式换热器的传热量并降低壳程压降。采用优化开孔方案,换热器传热量可增加3.16%~3.93%,壳程压降降低19.43%~21.65%,壳程综合性能指标0α/Δp提高20.96%~25.00%。     

管壳式换热器防冲板设置Excel程序化

主要介绍了GB 151—1999《管壳式换热器》管程设置防冲板的条件,壳程设置防冲板或导流筒的条件,设置防冲板的壳程进、出口处流通面积,无防冲板的壳程进、出口处流通面积,设置防冲板的管束进、出口处流通面积,无防冲板的管束进、出口处流通面积。当换热器设置了防冲板时,其流通面积会减小,所以在设计时其流通面积必须满足工艺要求。并推荐一种简单方法,将GB151附录K中提到的流通面积计算过程程序化。     

板壳式热交换器在预加氢装置的应用

介绍了某炼油厂重整改造时,在预加氢进、出料换热工位首次将国产板壳式热交换器应用于预加氢装置替代原管壳式热交换器的情况。结果表明,国产预加氢板壳式热交换器传热效率高、压降低、占地面积小、安全可靠,可节约投资并降低装置能耗。     

板壳式热交换器结构及应用概述

板壳式热交换器是一种新型高效紧凑式热交换器,结合了传统管壳式热交换器和板式热交换器的优点。结合近年来国内外板壳式热交换器的发展现状,从结构和应用方面对板壳式热交换器进行了简单介绍。     

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。     

换热器板管间隙对流动与传热的影响研究

折流板换热器中,由板壳间隙引起的漏流和由板管间隙引起的漏流均不利于壳程侧的传热。为此,通过数值模拟,以GB151—1999推荐尺寸为基准,对管壳式折流板换热器壳程内板管间隙对压降、传热系数以及综合性能的影响进行了研究与分析。计算中采用标准κ-ε方程,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。分析结果表明,当换热器壳程流体流量较小,板管间隙在小于等于国家一级管束基准间隙时,可以取得较好的传热效果,但较小的间隙使得压降增大,综合性能指标较差;当换热器壳程流体流量较大时,可以在充分考虑制造安装精度的前提下,适当减小板管间隙,以取得较好的传热效果。     

管壳式换热器折流板的设计

文章试图通过研究不同的折流板型式对壳程传热系数和压力降的影响,和研究不同的切割率与螺旋角对壳程传热系数和压力降的影响,获得折流板的设计原则。单弓、双弓折流板的结构参数优化能提高壳程传热系数,螺旋折流板能提高单位压降传热系数,而折流杆可以有效防止振动。通过对TEMA管壳式换热器折流板的设计和优化,达到很好的节能省投资的效果。     

套管式折流杆管束换热器壳侧传热与流阻性能

针对普通套管式换热器的不足 ,设计了套管式折流杆管束换热器壳程内部结构。对不同内部支承结构与管束组合的套管式管束换热器壳侧进行了传热与流阻性能实验研究 ,得到了 3种换热器壳侧对流传热系数及压降随流量变化的关系曲线。实验结果表明 ,套管式折流杆螺旋槽管束换热器壳侧具有较好的传热与流阻性能。     

螺旋扭片换热器壳程传热与流阻研究

在水-水系统下对新型螺旋扭片换热器与普通弓型折流板换热器进行壳程传热与流阻对比试验，考察了扭片开孔与否对螺旋扭片换热器壳程传热性能的影响规律。结果表明，在相同流量下，螺旋扭片换热器单位压降下的壳程传热膜系数为普通弓型折流板换热器的1.4～8.0倍；而开孔扭片换热器的传热效果优于无孔扭片换热器。说明螺旋扭片换热器是一种结构更为合理的新型换热设备，有较好的传热与流阻特性，应用前景广阔。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热强化研究

对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壳程的压力降的对比试验研究,测试了不同螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程传热性能和壳程压力降,结果表明螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,且其壳程压力降比弓形折流板换热器小.     

折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。     

采用烧结Ni微纤多孔结构材料的微型换热器及其性能

采用烧结Ni微纤多孔结构材料(简称Ni微纤)制备了微型换热器,对其传热和流动性能进行了研究,考察了微型换热器结构对传热系数及流动阻力的影响。实验结果表明,填充Ni微纤能显著强化微型换热器的传热性能,比相同条件下空流道微型换热器的体积传热系数提高了2倍多;降低Ni微纤的孔隙率和减小流道深度可显著提高微型换热器的传热性能,但导致换热器的压降增加;采用导热系数高和厚度小的紫铜换热片有利于提高微型换热器的传热性能。Ni微纤孔隙率为95.1%、流道深度为0.3mm、换热紫铜片厚度为0.1mm、水的体积流量为14.6L/h时,微型换热器的体积传热系数高达40.0MW/(m3.K),面积传热系数可达20kW/(m2.K),压降约为0.2MPa。     

扭曲管双壳程换热器的研究及性能分析

介绍了扭曲管换热器的特殊结构以及与普通换热器的区别,得出了扭曲管换热器相比于普通换热器的优点;深入分析了扭曲管换热器的综合性能,并对影响其综合性能的各种因素进行了讨论,重点讨论了扭曲管换热器管内及管外的压降和传热系数;对扭曲管换热器的进一步研究进行了展望。     

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。