固定管板式换热器的温度场数值分析

在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比。结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的。有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力。     

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。     

管束的空间排布对翅片管换热器热力性能影响的分析

对翅片管换热器热力性能(传热及流动阻力)的各影响因素进行了分析,其中作为换热器核心部分的换热管束,其空间排布(换热管排间距、管间距之间的数值关系)对换热器的热力性能有着至关重要的影响.综述了在场协同理论、等流速流动等相关理论的结合下的最新研究成果.并通过概述翅片管换热器研究中管束对传热及流动阻力影响的国内外研究现状,分析了在不同翅片及基管类型结构尺寸下,管束对换热器热力性能影响的规律,并在此基础上对管束排列形式的研究前景进行了展望.     

预应力固定管板换热器预变形与应力特性的数值分析

为了实施预应力换热器技术,对预变形下固定管板式换热器中变形相互约束的构件之间所产生的温差应力与变形分布特性进行了数值研究。借鉴“分段建模,整体综合”的换热器流体力学与传热的数值模拟新方法,利用CFD得到换热器温度场并作为ANSYS结构分析边界条件,采用预拉伸单元进行预变形量的施加与控制,从而获得了热-结构耦合分析结果。数值模拟结果与实验数据吻合得很好,说明所采用的研究方法是合理和可行的。此外,实验和数值分析结果均证实,通过合理地施加和控制预变形量,可以有效缓解和协调固定管板换热器在运行中各构件（管板、壳体、管束）之间的变形约束,从而创造良好的运行环境,最终提高换热器的运行可靠性和使用寿命。     

绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟

为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。将数值模拟结果与已有文献中实验数据进行了对比,结果显示89%的模拟数据与实验数据偏差不超过25%;模拟结果与实验数据吻合较好。基于提出的模型,对不同工况下的绕管式换热器壳侧降膜蒸发传热传质规律进行了分析。     

管壳式换热器壳程流动与传热的数值模拟与验证

针对目前管壳式换热器中微小流路建模和分析的缺失,采用“分段建模,整体综合”的模拟方法成功地开发了小间隙流路A和E的建模技术,建立了既包含主体流路（B、C）,也包含微小泄漏流道（A、E）的全流路管壳式换热器流动与传热模型,得到了与实际换热器相适应的几何模型。通过应用CFD软件Fluent进行分段模型的流动与传热研究,对各流道在折流空间中对传热和流动的影响进行了分析讨论。同时,采用整体综合技术,将数值模拟获得的局部流动与传热数据综合整理得到了换热器传热和阻力系数的整体法关联式。并将模拟结果与几种著名的壳程计算方法（Donohue、Kern和Bell-Delaware,流路分析）进行了对比,结果发现数值模拟与Bell-Delaware法和流路分析法的结果吻合良好,最大偏差小于20%。     

螺旋折流板换热器流动与传热数值模拟

应用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RNGκ-ε模型,对壳程内的流动与传热进行了数值模拟,得到了换热器内的速度场和压力场分布情况。通过实验测试,将模拟结果与实验结果进行比较,并根据单位压降下的传热系数对比了螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器的性能差异。     

分配区影响板式换热器性能的模拟分析

建立了BR0.015F型人字形板式换热器冷热双流道的流动与传热计算模型,并在此基础上对其分配区结构进行改造,建立了新的计算模型,利用计算流体力学软件对两换热器模型内流体的流动和传热进行了数值模拟,并对比了两模型内的速度场、温度场和压力场。结果表明:相同工况下,新模型的努塞尔数约等于原模型的,摩擦因子较原模型的减少了30%,强化比是原模型的1.1倍左右,整体性能较原模型有明显提高。     

孔板结构换热器传热与阻力性能的数值模拟

基于周期性全截面模型及RNG k-ε湍流模型,运用计算流体力学软件FLUENT对不同孔板结构换热器壳程流体流动以及传热性能进行了数值模拟分析,并通过文献试验数据验证了该数值模拟方法的可行性和准确性。在此基础上,对比分析了三叶孔、四叶孔、五叶孔、大圆孔、小圆孔等5种孔板结构的传热与阻力性能,探讨了支撑板等结构参数对其传热与阻力性能的影响,进一步采用场协同原理探讨了孔板换热器的强化传热机理。研究结果表明：采用RNG k-ε湍流模型以及周期性全截面模型可较为准确地模拟孔板换热器壳程流体流动情况;5种模型中五叶孔换热器的传热特性最好但阻力最大,小圆孔的传热效果最差但阻力最小;随着支撑板间距以及开孔高度的增加,换热器壳程的传热系数和压力降均逐渐降低;在支撑板后,速度矢量与温度梯度之间的夹角波动幅度变化剧烈,起到了强化壳程传热的效果;其中五叶孔板的场协同角波动幅度最大,强化传热效果最好。     

孔板结构换热器传热与阻力性能的数值模拟

基于周期性全截面模型及RNG k-ε湍流模型,运用计算流体力学软件FLUENT对不同孔板结构换热器壳程流体流动以及传热性能进行了数值模拟分析,并通过文献试验数据验证了该数值模拟方法的可行性和准确性。在此基础上,对比分析了三叶孔、四叶孔、五叶孔、大圆孔、小圆孔等5种孔板结构的传热与阻力性能,探讨了支撑板等结构参数对其传热与阻力性能的影响,进一步采用场协同原理探讨了孔板换热器的强化传热机理。研究结果表明:采用RNG k-ε湍流模型以及周期性全截面模型可较为准确地模拟孔板换热器壳程流体流动情况;5种模型中五叶孔换热器的传热特性最好但阻力最大,小圆孔的传热效果最差但阻力最小;随着支撑板间距以及开孔高度的增加,换热器壳程的传热系数和压力降均逐渐降低;在支撑板后,速度矢量与温度梯度之间的夹角波动幅度变化剧烈,起到了强化壳程传热的效果;其中五叶孔板的场协同角波动幅度最大,强化传热效果最好。     

换热器异型管板应力分析及强度校核

利用ANSYS有限元分析软件对某型号换热器异型前管板进行分析,得到了异形管板温度载荷与压力载荷同时作用下结构的应力场,同时考虑了换热管对管板的加强作用。按照ASME规范进行了强度校核,为异型管板的强度设计和安全评估提供了可靠依据。     

基于ANSYS换热器法兰有限元分析及应力评定

为了换热器在运行过程中,法兰结构安全。利用ANSYS有限元分析软件,对换热器壳体法兰在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析,并对其危险截面做了应力评定和强度校核。对壳体法兰不同危险部位进行分析与评定并且合格,这样才能保证其安全可靠地运行。     

基于ANSYS换热器非标管板应力评定

为了换热器在运行过程中,管板结构安全。利用ANSYS有限元分析软件,对换热器非标管板在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析,并对其危险截面做了应力评定和强度校核。在对非标管板在不同工作环境、不同危险部位分析与评定合格后,设备才能安全可靠地运行。     

高压换热器密封中螺纹受力分析

依据轴向载荷作用下螺纹受力的理论推导和ANSYS应力分析软件对高压换热器螺纹锁紧环密封和隔膜密封型式进行的螺纹应力分析,给出以上两种密封型式螺纹齿的应力分布情况.     

直管与波节管换热器热应力及阻力特性对比实验研究

为了研究波节管换热器的热应力和阻力特性,对具有相同管长和传热面积的波节管换热器和直管换热器进行了对比实验,分析了不同温差下的轴向应力和不同雷诺数下的管程、壳程的阻力损失。结果发现:与直管换热器相比,波节管换热器具有很好的轴向热补偿性能,在相同的实验条件下,其轴向作用力和轴向热应力均比较小,适合应用于大传热温差场合;波节管换热器的阻力损失高于直管换热器,但在低雷诺数时阻力损失相差不大,且具有较高的传热系数。     

固定管板式换热器有限元分析及应力评定

利用有限元分析软件ANSYS,对某固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行分析,并对其危险截面作应力评定和强度校核。指出换热器应力分析应包括不同危险工况,并对不同危险部位进行分析与评定,这样才能保证其安全可靠地运行。     

固定管板式换热器强度分析与评定

以某固定管板式换热器为研究对象,通过对其几何模型进行简化,建立可用于ANSYS求解的网格化模型,进行结构及热结构耦合两种工况下的应力分析,并对其进行了应力校核,为固定管板式换热器设计提供参考和依据。     

板翅式换热器导流片结构参数对其导流性能的影响

由于板翅式换热器结构的复杂性,存在着内部流动速度分布的不均匀性,从而引起其换热效率下降,影响了换热器的整体效能.引起流动速度分布不均匀的因素是多方面的,针对不同导流片结构参数（h/H）对导流片导流性能的影响进行了深入研究,发现导流片结构参数对换热器内部流动速度分布不均匀性的影响主要表现在总管流动方向上,通过改变板翅式换热器导流片的结构参数可有效地改善换热器内部物流在总管流动方向上的分配情况,从而有效地改善换热器内部流动速度的分布.研究结果对板翅式换热器的优化设计具有重要意义.