纵向流混合管束冷凝器的研制

在理论分析与试验研究的基础上，设计制造了纵向流绕丝管、变截面管混合管束冷凝器。现场实际运行表明， 与传统的管壳式冷凝器相比， 压降小、传热效率高， 具有紧凑、高效和适用范围广的特点     

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。     

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。     

扁管管束结构优化实验研究

对 4种不同结构的扁管管束与圆管管束作了传热与流阻性能对比实验研究 ,得到了综合性能最佳的扁管管束结构形式。结果表明 ,在进口体积流量相同的条件下 ,相对于设有折流板圆管管束换热器 ,综合性能最佳的扁管换热器管程传热系数提高约 5 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高约 2 0 % ;壳程传热系数提高 6 8%～ 10 0 % ,压降降低 70 %～ 12 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高至少 2 0 0 %。     

轴流式双壳程缩放管管壳式换热器的工业试验

对栅形网板支承的双面强化传热缩放管束在轴流式双壳程结构管壳式换热器中的液－液传热强化及流阻性能做了工业试验,流体介质为三甲苯工作流及水,试验结果表明,与传统单弓形折流隔板支承光滑传热管的管壳式换热器相比,总传热系数提高63％,壳程压降可减少18％。     

针翅管表冷器传热性能试验及其强化传热特性

介绍了新型整体翅片管及其表冷器的强化传热试验,获得了针翅侧空气传热膜系数与压降以及表冷器总传热系数与翅侧压降之间的关系.与常见的JW10-4型和KL-1型表冷器相比较,针翅管表冷器总传热系数可提高40%～80%,而翅侧压降减少30%.     

变截面管换热器不同管间支撑物下的实验研究

分别对管束结构为单弓形折流板、13变截面管与23光管组合、23变截面管与13光管组合及在13变截面管与23光管组合的基础上,再在此管束边缘部分布置小直径管的4种管壳式换热器进行试验比较和分析。试验结果为无折流板变截面管混合管束纵向流管壳式换热器在工业上的推广提供了一定的依据。     

变截面管换热器传热与阻力性能

对两种不同节距的变载面管进行了管内和管束的传热与流体阻力试验,并与光管及光管换热器进行了比较。结果表明,变截面管是一种能强化管内、管外传热的双面强化管,且其变截面部分能互相支承形成壳程的扰流元件,替代了管束的折流装置,使换热器整体结构紧凑,壳程的传热进一步强化,但管程的流体阻力比光管稍有增加。     

大型绕管式热交换器高效换热管开发及传热性能测试

绕管式热交换器内部缠绕管束质量占设备本体质量的80%以上。为提高液化天然气绕管式热交换器在海洋平台及浮式生产设施中的利用率，从提高缠绕管束对流传热系数、减小设备质量和占地面积出发，提出了绕管式热交换器用高效换热管方案。对常见高效换热管材料、形式及绕管式热交换器用高效换热管的特点进行分析，自主开发了高效换热管加工成型工艺，成功实现超长内波外螺纹管的加工并完成了换热管流动传热性能测试。测试结果表明，不同工艺条件下，高效换热管对流传热系数比同规格光滑管对流传热系数提高15%～30%。     

钉头管自支承换热器壳程冷凝传热的试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对3种不同钉头间距的钉头管-光管混合管束和纯光管管束换热器进行了冷凝试验对比研究。研究结果表明:(1)钉头管-光管混合管束换热器中,钉头不仅能起到强化传热的作用,而且每个钉头都对管束起到支承作用,使管子受力均匀,大大减小因管子振动磨损而造成破坏的可能性;(2)钉头管钉头纵向间距对换热性能有很大影响,在纵向间距S=20、35、50mm的3种钉头管-光管混合管束中,S=35mm的混合管束冷凝换热性能最好,管外膜状冷凝对流传热系数h0比纯光管管束平均提高了121%。     

斜针翅管强化换热器的研究

介绍斜针翅换热器针翅温度场、传热系数和压降的计算方法,并根据理论研究与试验数据得出形式简单、使用方便的半经验计算公式。对斜针翅管与光管、螺纹管进行了设计方案比较,结果认为在管外介质为高粘度流体时,使用斜针翅换热器强化传热效果较好,不仅可减少设备投资,还可降低操作费用。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。     

对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献

本文采用极限扩散电流技术与传热测定相结合的方法，区分了对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献。试验结果表明，薄层蒸发传热的相对贡献随热负荷或操作压力的增大而降低，而对流传热的相对贡献则随热负荷或操作压力的增大呈增加趋势。管所处位置愈高，其薄层蒸发传热增强的相对贡献愈显著。     

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。     

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。     

纵横交错管传热及流阻性能研究

以水为工质,对纵横交错管和圆管在不同流速下的传热性能和压降进行模拟,获得了湍流状态下二者管内温度场和速度场的分布。通过对两种管型性能的比较研究,发现随着Re的增大,交错管管内传热系数比光管平均提高29.68%,压降也明显增大。     

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。