缠绕管式换热器性能及应用研究进展

介绍了缠绕管式换热器的主要结构形式,从实验研究和数值模拟两方面综述了缠绕管式换热器的研究现状。重点阐述了多股流缠绕管式换热器的壳侧传热模型和设计计算研究、几何结构参数对缠绕管式换热器流动传热性能的影响和不同换热管形式的缠绕管式换热器研究。基于目前取得的研究成果,结合缠绕管式换热器的工程应用现状,指出了需要深入研究的方向和发展趋势。     

合成气制烯烃合成单元热交换方案优化与热交换器选型设计

通过分析合成气制烯烃合成单元运行问题,对其热交换方案进行优化,并减少了热交换器数量。根据传热条件,选型缠绕管式换热器并开展热工计算设计。结果表明,在传热推动力约降低至原来的1/9时,缠绕管式换热器传热系数依然可以达到同外形尺寸管壳式换热器的2倍左右,而换热面积更是达到4倍左右,因此可以采用缠绕管式换热器代替原管壳式换热器。中试装置的改造思路及缠绕管式换热器的热工计算设计适用于其他各类单相流缠绕管式换热器的选型设计及优化。     

缠绕管换热器壳侧性能研究进展

近年来缠绕管换热器在LNG气液化领域得到大量使用,文中在缠绕管换热器壳侧性能研究现状的基础上,讨论了几何结构参数对壳侧换热的影响,发现壳侧努塞尔数和压降随管外径缠绕管换热器管外径、层数增加而增大,随管间距与管径比、垫条厚度增大而减小。阐述了当前缠绕管换热器数值模拟的简化方法,一方面由于缠绕管内部结构比较复杂,整体模型建模计算量大,将模型简化为最小周期性能够极大地减少模拟运算成本,另一方面采用恒壁温边界条件也能够提高计算效率,并且误差在10%以内,总结了改善换热效果的措施。目前FLNG、FSPO平台使用缠绕管换热器较多,分析了海上浮动不同工况对换热的影响。文中旨在当前的研究基础上,预测未来的发展现状,为缠绕管换热器的进一步发展提供一定的借鉴。     

螺旋缠绕管式换热器在石油化工中的应用

简述了东营市海科瑞林化工有限公司在轻石脑油冷凝工艺中应用新型螺旋缠绕管式换热器的节能效果,分析了螺旋缠绕管式换热器的结构特点和工艺性能。从现场的应用工况看,螺旋缠绕管式换热器在节能降耗方面存在很大的优势,具有广阔的应用前景。     

缠绕管式换热器在芳烃装置中的应用分析

近年来,随着节能工作的不断深入,缠绕管式换热器以其密封性能好、换热效率高等特点逐步走入芳烃联合装置,先后在芳烃联合装置中歧化装置、异构化装置中应用。由此介绍了缠绕管式换热器的结构特点,通过缠绕管式换热器在洛阳石化芳烃联合装置异构化单元中的实际应用,对比前后数据,进行分析讨论,得出缠绕管式换热器在芳烃联合装置异构化单元中的节能效果。     

缠绕管式换热器在碳四综合利用中的应用

在传统的碳四综合利用中,采用管壳式换热器作为原料/反应产物换热器,实现碳四原料的升温。该工艺存在需要的换热器多,系统占地面积大,管线布局复杂,热损失大,换热效率低,系统压降大等缺点。为了解决该问题,采用缠绕管式换热器替代管壳式换热器。文中详细介绍了缠绕管式换热器在碳四综合利用中的应用,通过理论分析及工程实际应用,对缠绕管式换热器与列管式换热器在碳四综合利用中的应用进行对比,通过对比表明,缠绕管式换热器具有明显的优势。验证了采用缠绕管式换热器替代管壳式换热器,具有很好的可靠性及经济效益。     

缠绕管式换热器热力计算方法研究

针对缠绕式换热器的热力计算目前尚无统一标准的问题,研究了缠绕管式换热器设计计算时设计参数的选择与确定,得出:对于物性随温度变化显著的流体,需对换热器的传热面积进行分段计算得出,对于物性随温度变化不大的场合,无需分段处理,采用常见的平均温差法来确定计算即可;壳侧流道间隙和流通面积的计算方法有多种,选择时需与待用的流动、换热关联式相匹配,进而才能精准地进行热力计算,对于缠绕管式换热器的设计计算具有实际的指导意义。     

缠绕管换热器泄漏的原因及处理措施

根据缠绕管换热器的结构特点,阐述了损坏原因,详细介绍了查漏及修复的方法,并提出生产运行中应注意的事项。缠绕管换热器大修后,设备运行情况良好,氢回收率达到80%～82%,达到了设计要求。     

缠绕管式换热器壳程高黏度流体流动及换热性能强化研究

为解决高黏度介质在缠绕管式换热器等紧凑型换热器中换热效率较低的问题,提出了一种新型扰流元件,流体在壳程管束间的流动形式为多圆柱扰流,此扰流元件可影响管束形成的尾流场,改变流体在壳程的流动形态,进而增强高黏度流体的综合换热性能。通过数值模拟方法计算得到新型结构壳侧努塞尔数相比于传统结构可提高5.1%～8.4%,摩擦因子升高1.3%～3.3%,综合换热性能可提高4.6%～5.2%,并进一步研究了扰流元件各结构对目标参数的影响。以上研究对改善高黏度介质在缠绕管换热器内的流动及换热性能提供理论依据,拓宽了紧凑式换热器的应用范围,使得高黏度介质在紧凑式换热器中同样可以达到理想的换热效果。     

直插式垫条型缠绕管式换热器过程强化

为增强缠绕管式换热器的综合换热性能,本文提出一种沿径向安装于缠绕管式换热器芯筒内壁上的直插式垫条型内插件。通过数值模拟的手段,研究了直插式垫条型缠绕管式换热器的流动与换热性能。相比于传统结构,直插式垫条在固定管束相对位置的同时也可作为涡发生器,影响管束形成的尾流场,对管束边界层产生持续的扰动,增强缠绕管式换热器的综合换热性能。计算结果表明,在相同的进口工况下,直插式垫条型缠绕管式换热器壳侧努塞尔数相比于传统结构提高了13.01%～15.55%,压降升高了1.3%～4.3%,综合换热性能可提高7.4%~10.5%。并在此基础上研究了直插式垫条不同的排布方式对流动及换热性能的影响,在雷诺数5000～24000的工况条件下,直插式垫条对齐排方式的综合换热性能最优;在雷诺数24000～30000的工况条件下,直插式垫条交错排布的综合换热性能最优。     

缠绕管式换热器的简捷计算

建立了缠绕管式换热器简捷计算的数学模型。并对某厂各缠绕管式换热器进行了核算与扩产１１０％工况的计算。计算结果表明所建数学模型基本合理、可靠。     

核电站冷却器改造设计

本文分析了某核电站冷却器发生泄漏的原因,根据发现的问题制定了以U形管换热器替代原缠绕管换热器的改造方案。对比分析了U形管换热器与缠绕管换热器的结构特点,并对该U形管换热器的热工设计、结构设计以及制造中需要注意的问题进行了介绍。改造后的U形管换热器满足设计要求。     

缠绕管式换热器的工程应用

从缠绕管式换热器的特性、工艺计算、结构设计、设备制造及应用等各个方面,阐述镇海炼化检修安装公司在缠绕管式换热器方面所取得的一系列研究成果.     

氢回收装置缠绕管式换热器设计计算研究

研究了合成氨氢回收装置缠绕管式换热器的热力设计计算方法 ,探讨了换热器中并管传热模型、含氢多组分混合物汽液平衡、物性参数以及冷凝和蒸发等传热计算问题。提出的方法可用于工程设计计算     

缠绕管换热器的发展与应用

介绍了缠绕管换热器的构造特征,从不同方面阐释了缠绕管换热器的高效工作原理,总结性地说明了缠绕管换热器的多种优点,概括了缠绕管换热器的加工工艺,并展望了缠绕管换热器未来诸多方向的发展趋势。     

缠绕管换热器泄漏原因分析与修复方法

介绍缠绕管换热器的结构，特点，损坏部位的查找及修复方法，阐述损坏原因及开停车注意事项。     

小型LNG装置缠绕管换热器的设计

缠绕管换热器在天然气液化、空气分离、低温甲醇洗等低温领域有广泛的应用。提出一种可用于缠绕管换热器的设计方法,基于该方法采用分段微元法编写了缠绕管换热器设计程序;并运用该程序对已有换热器进行核算,验证了设计方法的可靠性;同时设计了用于小型LNG装置的缠绕管换热器,为工程上设计用于LNG装置的多股流缠绕管式换热器提供参考。     

大型换热器的热力设计与强化换热的研究进展

本文通过大量文献调研,针对目前常用的大型换热器-板式换热器和缠绕管式换热器的工作原理和换热影响关键因素以及强化换热进行了详细的阐述,并进行了下一步的展望。分析结果发现：对于板式换热器来说,目前人字型波纹板备受青睐,相关学者针对其波纹板形状和倾角对其换热性能进行了详细研究,提出了最小熵产法、场协同原理和火用耗散理论等优化方法 ;对于缠绕管式换热器来说,其流体流动和换热机理十分复杂,相关学者主要针对不同领域内缠绕管式换热器的应用、壳侧流动和管内流动三个方面展开相关研究。     

低温甲醇用系列缠绕管式换热器的研究与开发

针对煤制甲醇等煤化工领域内的低温甲醇用系列缠绕管式换热器的研究开发现状及进展进行论述;举例说明甲醇-甲醇冷却器、低温循环甲醇冷却器、未变换气冷却器、变换热气冷却器及原料气冷却器等多股流、多相流、低温高压交叉换热用缠绕管式换热设备的基本设计方法和内部多股流换热工艺流程;对不同介质、不同用途的低温甲醇用缠绕管式换热器和螺旋缠绕管束总体结构特征及其工作原理进行阐述;为低温甲醇领域内缠绕管式换热器的设计计算提供参考;展望低温甲醇用系列缠绕管式换热器的重要研究方向和需要进一步解决的关键科学问题。     

缠绕管式换热器壳程参数的流动换热数值研究

缠绕管式换热器壳程传热系数高、湍流程度大,多应用于天然气液化等低温过程。对其壳程流动换热机理对其进行了实验及数值模拟研究。建立了加长壳程进出口型式的整体模型,数值研究了缠绕管外径D_t、层间距B、管间距l和缠绕角度θ 4个结构参数对壳程流动换热的影响,并以努塞尔数Nu、摩擦系数f和综合换热性能pec作为表征指标,结论如下:随着D_t增大,B,l和θ减小,壳程Nu与f同时增大,换热效果提升,流动摩擦阻力也随之增大;对以低温液氮为壳程工质的缠绕管式换热器进行设计时,通过减小D_t和θ、增大B可得到更好的pec值,而l对pec的影响甚微;给定各结构参数,壳程Nu和pec随Re增大而增大,而f基本不变。