带拓展面椭圆管束的换热、积灰及磨损特性研究

低温烟气换热器存在的积灰、磨损问题,会增加维修成本,降低换热系数,造成设备运行不稳定,引起安全事故等问题。利用数值模拟方法,采用可靠的数学模型,综合研究了不同拓展面的椭圆管束对烟气横向冲刷椭圆管束的换热、积灰及磨损特性的影响。结果表明：三种具有相同表面积拓展面的翅片椭圆管束具有不同的换热、积灰及磨损特性,其中,H形翅片管束具有最好的换热性能,略优于双H形翅片管束,矩形翅片管束的换热性能略差;由于开缝翅片的存在,H形翅片管束具有更好的抗积灰性能,然而,双H形翅片管束抗磨损能力略优于H形翅片管束。     

不同扩展换热面传热、积灰、磨损特性对比

为了对低温换热器优化选型,利用热力计算和数值模拟的方法,对比分析了螺旋肋片管和H型鳍片管的传热、积灰、磨损特性。结果表明:常规结构参数下,单位长度的螺旋肋片管具有更大的换热效率,在达到相同换热量时,其钢材消耗是H型鳍片管的42.87%,烟气阻力是H型鳍片管的61.45%;H型鳍片管由于其特殊的沟槽结构,形成的涡流方向与主流速度相反,垂直冲刷基管背风面,达到自清灰的目的,其鳍片无侧向气流冲刷,整体磨损较轻。因此,螺旋肋片管的换热性能更好,但H型鳍片管的防积灰和耐磨性均优于螺旋肋片管。     

整体型螺旋翅片管束流动换热特性数值研究

整体型螺旋翅片管相比传统类型翅片管(高频焊螺旋翅片管和H型翅片管)具有显著优势,在锅炉低压省煤器上具有广阔的应用前景,但其流动换热特性尚不明晰。本文采用数值模拟的方法研究了翅片高度、翅片节距、横向管距和纵向管距对整体型螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。综合考虑流动性能、对流换热性能和固体导热性能,提出以η_0j/f~(1/3)表征翅片管综合性能。研究结果表明:Realizable k-ε模型的预测适用性最佳;横向管距减小,综合性能显著提升;翅片节距对综合性能影响不大;相对翅片高度h_f/d_0=0.32或相对纵向管距S_L/d_0=2.89时,综合性能最优。同时,拟合了错列整体型螺旋翅片管束(纵向4排)Eu和Nu的关联式,可为工程应用提供参考。     

真空下不同换热管束换热特性的分析研究

分析了普通铜管和不锈钢管改性前后在真空状态下的换热特性,通过4种管束在不同雷诺数和真空度下换热性能的比较得出:在真空下,表面改性后的铜管管束和不锈钢管管束的换热性能强于同等条件下的普通铜管和普通不锈钢管.因此表面改性技术可广泛应用于化工、发电和动力领域,以此来提高换热表面的传热性能.     

圆形翅片管束的换热与阻力特性试验研究

在传热风洞上采用定热流密度的方法,对3种不同圆形翅片管组成管束的传热和空气侧流动阻力特性进行了试验研究.根据试验结果,并与以前的经验公式进行了比较,拟合得到传热系数和阻力系数的关联式,为翅片管换热器的设计提供了理论支持和技术依据.     

水平管束外凝结换热数值计算

应用FLUENT商业软件,模拟水蒸气在水平管束外遇冷凝结的流动情况,数值模型基于多相流混合物模型,模型中加入自定义函数以实现蒸汽向水的转换,利用有限体积法及SIMPLE算法和标准的k-ε双方程求解控制方程组,得出换热器的表面传热系数,内部混合相压力、速度、温度的变化分布。模拟了管外径d=20 mm、排列方式分别为顺排和错排,在不同的横向间距S1以及不同的纵向间距S2下的换热情况。结果表明不论是顺排还是错排均在S1/d=1.4,S2/d=1.2下结果最优,在最优情况下错排构成的换热器表面传热系数比顺排高1.7倍,为设计高效冷凝换热器提供参考。     

椭圆管氟塑钢空气预热器烟气侧流动与换热特性数值研究

针对椭圆管氟塑钢空气预热器开展了烟气侧流动与换热特性的数值研究,分析归纳了椭圆率、横纵相对节距、内外氟塑料膜厚度以及空气膜厚度对传热与阻力的影响规律。计算结果表明:随着椭圆率的增大,平均对流传热系数与流动阻力均逐渐增加,而单位风机功率的传热速率逐渐下降;增加纵向相对节距和减小横向相对节距会增大平均对流传热系数与压降,不利于椭圆管空气预热器综合性能的提高;内外氟塑料膜厚度的增加均会导致换热量的减少,但内壁氟塑料膜对换热性能的影响更大;换热量随着空气膜厚度的增加快速降低,仅0.10 mm厚度的空气膜就可使换热量下降33.1%;氟塑料覆膜技术水平是椭圆管氟塑钢空气预热器推广应用的重要影响因素。     

机力消雾塔换热管束数值分析

干湿联合系统是机力消雾塔主要运行方式,消雾效果主要取决于干段换热器的能力。介绍用于机力消雾塔干段换热器的数值模拟开发,为该类型换热器在机力消雾塔工程项目上应用提供了设计依据。     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

H型翅片椭圆管束传热及阻力特性的试验研究

对椭圆H型翅片管的传热及阻力特性进行含尘烟气条件下的热态试验研究,得到工业应用条件下的椭圆H型翅片管换热管传热及流动特性变化规律,给出了管外换热试验关联式及阻力试验关联式,并通过洁净管及稳定积灰工况的比较,得出试验元件的积灰变化规律,同时针对不同的翅片管布置方式进行分析,认为顺列布置条件下,积灰对于其传热特性及阻力特性的影响均小于错列布置,最高可达50%。     

直接空冷凝汽器翅片管积灰的换热特性研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的传热与流动特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管束不同积灰厚度的传热及流动情况,对比分析了翅片管束不同积灰厚度的压力分布、温度分布及速度分布,计算得到了翅片管束5种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速变化的规律,拟合得到了摩擦系数及努塞尔数随雷诺数变化的关系。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数、传热系数以及流动阻力逐渐增加;同一迎面风速下,随积灰厚度的增加,对流换热系数和流动阻力增大,传热系数减小。     

积灰对锅炉管束传热的影响

<正> 锅炉管束在运行中被积灰污染后的导热过程是极其复杂的,主要是积灰层的热阻和积灰后管子外形的改变而使传热效果恶化。在锅炉对流受热面上经常会有细粒状积灰,它是通过静电的和范德瓦耳斯力的载热作用而在管子上形成的。这类覆盖物一直增长到上述的力与惯性力、重力之间处于平衡状态为止,而惯性力和重力是由较大的灰粒     

利用煤结渣和积灰特性减少锅炉磨损

针对目前国内电厂燃煤结渣和积灰特性数据不足的状况,简要论述了煤的结渣和积灰特性,在此基础上介绍了利用煤的特性来减少锅炉磨损的方法,以提高锅炉运行的安全性和经济性.     

废弃物焚烧锅炉内错列管束的对流换热特性

该文为了研究废弃物焚烧锅炉尾部错列管束的换热计算方法，基于模化实验原理，共做了108种工况的实验，得出了低雷诺数工况的换热计算方法。实验研究表明：烟气中水分浓度的增加增强了烟气的换热性能，并随着温度的增加和水分体积浓度的增加而更为明显，这是因为水分浓度的增加减小了热边界层的厚度并改变了烟气的导热系数，进而减小了热边界层的热阻。对比3种管束结构的换热性能表明：高水分烟气换热性能主要随纵向节距的减小而增加，随着横向节距的增加而增加。     

飞灰颗粒横掠管束的沉积特性数值研究

为了揭示飞灰颗粒在管簇式换热器表面的沉积分布,利用拉格朗日粒子随机追踪模型以及El-Batsh和Haselbacher提出的粒子沉积模型,对飞灰颗粒横掠管束时的运动轨迹和沉积特性进行了数值研究,获得了管束排布方式以及粒子直径对飞灰颗粒运动轨迹及沉积分布的影响。结果表明:飞灰颗粒在管壁表面的碰撞率和黏附率与管束排布和粒径有关,飞灰颗粒的黏附率随着粒径的减小而增大。     

省煤器错列管束飞灰磨损预测研究

针对电厂锅炉省煤器管等对流受热面的飞灰磨损问题,建立了错列管束的物理模型,以贴体网格进行数值模拟计算,得到省煤器近壁处烟气的流速分布,预测省煤器管的磨损情况或进行磨损加速试验。本方法可用于预测省煤器内部管束的磨损;在实施防磨时,直观地预测防磨效果,进行防磨方案的选优。     

换热管管束固有频率试验与分析计算对比研究

振动分析对于换热器的安全评估至关重要,振动分析中的关键问题为系统模态特性的获取.为有效评估换热器的安全可靠性,本文选取特征单元进行一系列换热管模态测试试验,获得换热管在空气和水环境中水平和垂直两个方向上的固有频率、阻尼比和振型等数据.在此基础上,进行换热管模态仿真和理论计算,分析表明3种方式得到的固有频率结果具有良好的一致性,固有频率试验结果与仿真计算结果(前2阶)相对误差在2％以内,验证了各自分析结果的有效性.本文得到的实验数据可为换热管模态计算方法提供验证数据,并为微动磨损分析提供关键参考数据.