两种型式绕管式换热器传热性能试验研究

Y型和K型绕管式换热器是管侧与壳侧的进出口结构不同的两种换热器,用试验方法对两种型式绕管式换热器进行了水和水蒸气的换热性能对比研究。试验中保持管侧蒸汽的体积流量不变,调节壳侧水的Re变化范围为2800~13000。试验结果表明,在试验范围内和相同Re条件下,Y型换热器具有更大的总传热系数、更低的壳侧压降、更高的壳侧对流换热系数,其最大值分别比K型大17.9%、低61%、高11.6%;以K型绕管式换热器为基准,Y型绕管式换热器的综合传热评价因子PEC在试验Re范围内均大于1,说明Y型绕管式换热器的综合传热性能始终优于K型绕管式换热器。     

多股流绕管换热器管板结构分析

多股流绕管式换热器结构特殊,目前国内外尚无这种结构的管板计算标准。分别按照GB 151和ANSYS对此管板结构进行了规范计算与有限元应力分析,利用ANSYS建立了管板结构分析有限元模型,分析了管板的应力场,明确了管板的应力分布及最大应力部位,根据应力分析结果对管板厚度进行了优化,达到了既减轻设备重量,又节约材料、降低成本的目的。     

绕管式换热器管束模态试验

通过建立绕管式换热器模态试验测试系统,研究缠绕管的固有振动特性.根据缠绕管的几何特性不同,将缠绕管划分为曲管与绕管.在同一测试位置,曲管两方向上的固有频率接近,阻尼比总体上分布在1.1％附近.靠近收口段的绕管固有频率远大于中间绕管区域,并且在各测点位置,径向的固有频率均略大于轴向的固有频率,表明绕管沿换热器轴线方向更易...     

高压绕管换热器绕管机的设计

简要介绍了高压绕管换热器绕管机的工作原理、技术参数和使用性能,分析了它在高压绕管换热器生产中所起的重要作用。     

绕管式换热器层间质量迁移特性的试验研究

绕管式换热器已在液化天然气等领域得到应用,其传热性能受到壳侧流体层间迁移的影响。本文通过新建试验台,以水和空气组成便于测量的两相工质,试验研究绕管换热器壳侧流体层间质量迁移特性。试验结果表明:工质在绕管壳侧的层间迁移率受质流密度、干度和入口条件等因素的影响。随着质流密度增大,总的层间迁移率先增大后减小,迁移率最大出现在质流密度120 kg/(m~2·s)工况下;随着干度的增大,总的层间迁移率先增大后减小,最大迁移率发生在干度0.4附近;层间迁移率随质流密度的变化规律在内层入口条件下与在外层入口条件下的相反。在绕管换热器壳侧流动的工质总是倾向于向外侧绕管区域迁移。     

绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析北大核心CSCD

为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流动工况对绕管式换热器的传热性能有显著影响;对于液体降膜流,传热膜系数随着雷诺数增大而增大,同时相同雷诺数时,随着换热管管层下降传热膜系数逐减减小;当液相入口温度升高时,传热膜系数增大,液相入口温度升高0.2 K时,平均传热膜系数升高约15%;当管壁温度与饱和温度间的温差较小时,升高管壁温度传热膜系数有明显增加,当管壁温度与饱和温度温差较大时,传热膜系数变化不显著。对于丙烷,工作压力增大时,液体降膜流的传热膜系数减小,当工作压力从0.2 MPa增大到0.3 MPa时,传热膜系数降低10%~15%,当工作压力从0.3 MPa增大到0.4 MPa时,传热膜系数降低约5%。所得结果可为绕管式换热器工艺设计提供参考。     

U形管式换热器管板的优化设计

简要介绍了U形管式换热器管板设计规范;并通过MATLAB编程计算和绘图,实现了对U形管式换热器管板的优化设计。该研究对于U形管式换热器的工程设计具有一定的参考价值。     

新型同轴套管式换热器强化传热研究

同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构对换热性能的影响,揭示其强化传热机理。结果表明：通过增加螺旋翅片的翅高或减小螺旋翅片的螺距,可有效增强同轴套管式换热器内流体流动的湍流动能,达到提高换热性能的目的;与普通光滑管换热器相比,翅高为19 mm,螺距为300 mm的新型换热器在雷诺数为27000时,努赛尔数提高了35.5%,摩擦系数提高了91%,热性能系数达到最高1.093;增加翅片和减小螺距都可以增加采出温度和采热功率,翅高为19 mm,螺距为300 mm换热器较光滑管换热器采热温度提高了5.4 K,采热功率提高了32.4%。为高效同轴套管式换热器设计提供了理论依据。     

大型高压低温绕管换热器不锈钢外壳及紫铜芯体的焊接

分析了大型、高压、低温绕管换热器的结构特点，找出了焊接的三大难点：即奥氏体不锈钢焊接接头的低温韧性如何保障；大型紫铜绕管芯体的现场对接；不锈钢管板与紫铜管异种金属的焊接。针对难点进行了一系列的试验研究。完成12项焊接工艺评定，并用于生产，完成了出口美国产品的制造。     

绕管式换热器壳侧流场流动与传热的数值模拟研究

基于流体动力学数值模拟软件Fluent的应用,分别选取了标准k-ε模型、RNG k-ε模型对绕管式换热器壳侧流场过热蒸汽流进行数值模拟。分析了绕管式换热器壳侧流场过热蒸汽流传热过程的换热系数和压力降梯度,并与Fredheim试验结果进行比较。结果表明:绕管式换热器壳侧流场过热蒸汽流传热过程的数值模拟结果与试验结果相符,换热系数为200~1000 W/(m~2·K),压力降梯度为500~5000 Pa/m,误差为±20%,验证了数值模拟计算方法的准确性。     

Thermal performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-Surface conditions

This paper is a continuation of the authors’ previous work on spiral coil heat exchangers. In the present study, the heat transfer characteristics and the performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-surface conditions are theoretically and experimentally investigated. The test section is a spiral-coil heat exchanger which consists of a steel shell and a spirally coiled tube unit. The spiral-coil unit consists of six layers of concentric spirally coiled finned tubes. Each tube is fabricated by bending a 9.6 mm diameter straight copper tube into a spiral-coil of four turns. The innermost and outermost diameters of each spiral-coil are 145.0 and 350.4 mm, respectively. Aluminium crimped spiral fins with thickness of 0.6 mm and outer diameter of 28.4 mm are placed around the tube. The edge of fin at the inner diameter is corrugated. Air and water are used as working fluids in shell side and tube side, respectively. The experiments are done under dehumidifying conditions. A mathematical model based on the conservation of mass and energy is developed to simulate the flow and heat transfer characteristics of working fluids flowing through the heat exchanger. The results obtained from the present model show reasonable agreement with the experimental data.     

新型高效扭曲管双壳程换热器的研制

应用计算流体力学模拟了不同扭距下扭曲管的传热性能。通过实验室测试并比较扭曲管换热器和弓形折流板换热器的传热性能差异;介绍了扭曲管双壳程换热器的结构设计创新。通过工业试验产品在某厂的成功应用,验证了该新型高效扭曲管双壳程换热器的综合强化传热能力比传统折流板换热器提高30％～40％,节能效益显著,工业应用前景广阔。     

An experimental study on the thermal and fouling characteristics in a washable shell and helically coiled heat exchanger by the Wilson plot method

Brazed plate heat exchangers (BPHEX) are broadly used in water source heat pump systems for their large heat transfer capacity. Despite their high heat transfer rate, their high-performance rate tends to decrease sharply, due to fouling and they cannot be cleaned. So the thermal and fouling resistances of washable Shell and helically coiled tube heat exchangers (SCHEX) are designed and experimentally investigated in this study. Heat exchangers with two different tube types are studied and compared with a brazed plate heat exchanger. The overall thermal resistance coefficient of the heat exchangers as determined by using Wilson plots is 38% lower than that of the brazed plate heat exchanger at a Reynolds number of 2460. Fouling test results revealed that regular maintenance and physical cleaning can be used to maintain the thermal resistance of fouling of the washable heat exchanger at a level equal to or less than that of the brazed plate heat exchanger.

     

蜂窝紧凑结构螺旋板换热器

高效、紧凑换热器是目前最有发展前途的新型换热设备,综合吸纳了板式、板翅式及螺旋板换热器的优点,开发出一种新型蜂窝紧凑结构螺旋板换热器,详细介绍了该换热器的结构特点、优越性及应用场合,便于更好地推广应用。     

管壳式换热器强化传热技术概述

总结了近年来国内外新型管壳式换热器的研究进展,从管程、壳程、管束三方面介绍了管壳式换热器的发展历程、结构改进及强化传热机理,并与普通弓形折流板换热器进行对比,概括了各式换热器的强化传热特点。最后指出了换热器的研究方向。     

强化相变传热换热管束的制造技术

强化传热技术已广泛应用于石油、化工领域的管壳式换热器中。本文从强化传热的机理出发，对螺旋槽管、烧结型表面多孔管强化冷凝和沸腾传热换热管束的结构特点、制造工艺、强化效果进行了详细的分析，为该类高效节能换热器的广泛工程应用提供了设计依据。     

螺旋折流板与弓型折流板强化管换热器的传热性能对比

以油-水换热为对象,比较了螺旋折流板与弓型折流板三维翅片管换热器的壳程传热与压降性能.试验结果表明,2台实验换热器的壳程努塞尔特常数和压降都随雷诺常数的增加而增加,但螺旋折流板三维翅片管换热器的努塞尔特常数随雷诺常数的变化更明显.在相同雷诺常数下,螺旋折流板换热器的努塞尔特常数是弓型折流板换热器的1.2～1.5倍,而压...     

螺旋扭曲扁管换热器的研究进展与工业应用

根据对流传热的场协同理论和螺旋扭曲扁管换热器的特殊结构,深入分析了螺旋扭曲扁管换热器的综合性能。回顾了螺旋扭曲扁管换热器在国内外研究进展情况,并对影响其综合性能的各影响因素进行了讨论,同时介绍了螺旋扭曲扁管换热器国内外工业应用实例。并对螺旋扭曲扁管换热器的进一步研究进行了展望。     

波节管在压缩机级间冷却器中的应用研究

根据波节管的结构与传热强化的特点,对波节管换热器在压缩机级间冷却器中的应用进行了可行性分析;并将波节管换热器用于某年产15万吨尿素装置用CO2压缩机前三级级间冷却器的技术改造;通过对3台冷却器工程应用考核,证明波节管冷却器能很好地满足工艺要求,并起到了显著节能的效果。此研究也为波节管换热器在工业上的应用提供了工程参考。