内插物强化传热及防垢除垢技术的研究进展

本文结合近几年国内外强化传热研究情况,并针对不同的防垢除垢机理综述了管内插入物的研究情况;提出了今后研究工作的发展方向。     

流振旋转螺旋自动除垢防垢技术研究

传热管内的流振旋转螺旋能实行在线、连续、自动除垢防垢，并且结构简单、成本低、通用性强，是传热设备防治污垢很有效的新技术。本文扼要地介绍了该新技术的原理、除垢能力试验及其流体动力学性能试验。     

管内螺旋液固两相流的流动行为及传热

利用Fluent-EDEM耦合方法对管内插螺旋线的液固两相流动与传热进行数值模拟,分析了螺旋线对固相颗粒的诱导碰撞作用和液固两相流传热性能的影响. 通过实验验证,模拟值与实验值的偏差为6.3%~13.8%. 模拟结果表明,与管内未插螺旋线对比,管内插螺旋线对液固两相流体具有诱导作用,使流体呈螺旋流状态;在流体离心力和螺旋线共同作用下,贴近管内壁运动的固体颗粒体积分数由0.44%提高到3.27%;相同雷诺数Re条件下,内插螺旋线液固两相流传热方法的努赛尔数Nu最大. 在Re≤60000范围内,内插螺旋线液固两相流的综合评价指标值均高于内插螺旋线和液固两相流单独作用方式. 因此,该技术适用于低Re下管内防垢除垢及强化传热的工况.     

换热管内插螺旋强化传热的数值模拟

换热管内插入钢丝螺旋改变了管内的流动状态。通过数值模拟,研究内插螺旋换热管内速度场与温度场的分布特性,对空管和内插螺旋换热管进行了比较。模拟结果表明,在相同条件下,内插螺旋能够有效地改善换热管内速度场和温度场,验证了管内插螺旋是提高换热性能的有效手段。     

换热管内插螺旋阻垢性能及污垢微观特征

为研究管内插螺旋阻垢性能及阻垢机理,实验研究了不同流速下换热管内插三种螺旋对污垢热阻、总传热系数的影响,同时从微观角度,对污垢粒径、孔隙率进行量化表征得到污垢微观结构分布规律。结果表明：在实验条件范围内,随流速增大内插螺旋污垢热阻渐进值最大降幅为63%,传热系数稳定值较未结垢时均降低20%以上,且节距为20 mm的内插螺旋具有最好的除垢性能;污垢从近壁面区到表面区粒径、孔隙率逐渐升高,污垢层间具有明显晶型过渡特征;污垢层表面区与过渡区孔隙率随流速增大进一步增大,内插螺旋流场特征改变污垢内部结构是阻垢性能出现差异的根本原因。     

管内丝网强化传热及防垢技术研究与应用

介绍了1种通过在换热管内设置可往复运动的丝网来强化传热及防垢的技术方法.以某汽一水换热器为应用对象,试验研究了换热管尺寸为φ25 mm×2.5 mm,管内丝网钢丝直径分别为0.5、0.8、1.0 mm及不同钢丝间距时换热管的传热和阻力性能.试验结果表明,丝网钢丝直径为1.0 mm、钢丝间距为28mm时换热性能最佳.将该丝网应用于汽-水换热器的更新改造,并对改造前后设备的性能参数进行了对比,工业应用结果表明,采用该技术后,可减少设备换热面积约48%,且具有良好的防垢作用.     

超声波技术在强化传热及防垢除垢技术中应用进展

结合当前有关超声波强化传热及除垢防垢的研究形势,介绍了超声波强化传热及防垢除垢的技术研究成果,全面阐述了该技术在强化传热及防垢除垢方面的原理及进展,并就该技术的应用前景与研究方向进行了分析和展望。     

螺旋通道内流动沸腾传热研究进展

螺旋通道因其优越的传热性能在强化传热领域有着重要的应用。近年来,高热流密度下设备的散热问题严重制约着先进技术的高速发展,传统螺旋通道单相强化传热技术已难以满足如此高的散热要求。由此,学者们开始探索以螺旋通道和流动沸腾传热相结合的复合强化传热技术。但由于螺旋通道特有的结构导致管内工质会受离心力的影响产生二次流,使得流动沸腾的情况较直通道更复杂,因此许多学者研究螺旋通道流动沸腾传热得出的结论并不一致。本文主要综述了近年来常规和微细尺度螺旋通道内流动沸腾的研究进展,阐述和分析了质量流率、干度、压力等参数对螺旋通道传热系数及临界工况的影响。指出了实验工况及螺旋通道结构的不同可能是导致结果存在分歧的主要原因,重点归纳了研究者根据实验结果拟合得到的流动沸腾传热实验关联式,并对经典直通道及螺旋通道沸腾传热关联式用于预测螺旋通道沸腾传热系数时的优缺点给予评价,指出今后螺旋通道内流动沸腾流传热的研究方向。     

立式换热器管程非循环液固流态化技术

阐述了立式换热器管程非循环液固流态化强化管程传热及在线自动除垢机理,讨论了影响均匀流态化的因素。对强化传热做了验证实验,并介绍了该项技术的工业应用情况。     

气-固循环流化床换热器的传热性能与压降

为强化气相换热,将流化床换热防垢节能技术和气相换热过程相结合,设计并构建了一套气-固循环流化床换热装置.以空气和玻璃珠颗粒作为工质,利用热电阻和差压传感器,系统地考察了颗粒加入量、空气流量和热通量等操作参数对于其传热性能和压降的影响.研究结果表明,玻璃珠颗粒的加入可以明显地强化气相的传热.实验范围内,最大的传热增强因子...     

探讨螺旋板换热器的传热计算

本文讨论了在传热计算中螺旋板换热器与单壳程、单管程列管式换热器的差异。螺旋板换热器的传热计算在以往采用了与列管式换热器相同的方法，从对数平均温度差△tm的计算式可知，其中作了某种假设，一是传热只在某些流道间进行，一是热流体两侧的冷流体的温度相等，这与实际不符。考虑到螺旋板换热器本身的特点，由于热流体所在流道的内外两侧实际上存在传热，而且两侧流体的温度并不相同，在传热计算中应予考虑。本文从微积分着手，导出了一种新的计算方法。     

换热器防垢除垢实验研究

考察了二甲基甲酰胺中的盐在换热器换热冷却过程中的结垢行为,分别采用内置弹簧和液固流态化以及两者结合的方法对换热器在线防垢除垢进行研究.采用测定总传热系数法研究污垢热阻随时间的变化规律,并用污垢称重法测定不同条件的总污垢量.研究了流体流速、传热温差、弹簧结构、惰性固体颗粒数量和大小等诸因素对结垢的影响,结果表明:直径与管内径比为0.8,螺距和管内径比为1.5的弹簧在0.6～1.0 m-s-1的流速范围内防垢除垢效果最佳,随着颗粒数量的增加和粒径的增大,污垢生成速率降低,结垢量减少,相比同条件下单纯颗粒流态化除垢,内置弹簧和颗粒流态化结合法可以使污垢量减少20%～50%.实验研究结果对实际的工业过程具有一定的参考意义和指导价值.     

螺旋板式换热器传热计算探讨

讨论了螺旋板式换热器在传热计算中同单壳程单管程（１－１型）换热器在概念上的不同点。     

换热器传热数值模拟的两个假设

对管壳式换热器的数值模拟所采用的数值模型发展过程进行了详细介绍,列出了管壳式换热器壳程和管程数值模拟所取得的研究成果。接着对换热器的整体传热模拟作了简化,提出两种假设,并举例进行数值模拟验证,结果表明：温度场的分布与假设相近。这样对换热器的数值模拟给出一个新的思路。     

管壳式换热器纽带强化传热实验研究

强化传热技术是一项能显著改善传热性能的节能新技术。其主要内容是采用强化传热元件，改善换热器的结构，提高传热效率，以达到生产的最优化。螺旋纽带技术是一种方便的强化传热技术，其最大的优点是，适合旧换热器的改造，且施工简便，可大大节省投资。同时有助于管内污垢的清除。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热性能及压降的研究

对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的阻力的对比,同时通过实验方法对30°、40°螺旋角的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程阻力的研究,得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,螺旋折流板换热器的壳程阻力比弓形折流板换热器的小。     

波纹板换热器的传热过程分析

波纹板换热器由于传热效率高,占地面积少,热损失小等优点,在工业生产中得到了广泛的应用。文章对波纹板换热器的传热过程进行分析,测试了流体流速对换热器传热性能影响。指出在换热器选型时,要综合考虑各个因素,使换热器的传热性能与经济性之间达到优化匹配。     

悬挂式降液管塔板的抗堵功能研究及应用

为了延长精馏塔和吸收塔的运行周期,研究开发了悬挂式降液管塔板(DJ塔板)。DJ塔板采用悬挂式矩形降液管作为降液通道,筛孔或固定阀作为鼓泡元件,具有处理能力大、传质效率高、抗堵性能好等特点。论文根据DJ塔板的机械结构,分析了塔板上的气液二相流流动规律,在此基础上阐述了其抗堵机理。DJ塔板已成功应用于丁二烯装置丁二烯精馏塔、化肥装置变换气脱硫塔、气体净化和除尘塔等40余座塔,实现了扩产、节能和减排目的。DJ塔板具有很好抗堵性能,其应用前景良好。     

帘式折流片换热器强化传热数值研究

为解决折流板换热器壳程流体阻力过大和折流杆换热器低Re下传热系数较小等管壳式换热器的不足,提出了壳程流体斜向流的新概念,研制了新型高效节能管壳式换热器?帘式折流片换热器,其壳程传热系数高于折流杆换热器20%～30%,而壳程压力损失大幅低于折流板换热器。以场协同原理分析了斜向流的强化传热机理,指出在帘式折流片换热器壳程中流体速度场与温度梯度场间的夹角小于折流杆换热器,是其强化传热的重要原因。对帘式折流片换热器中折流栅间距、折流片倾角、折流片宽度等重要几何参数对传热和压降的影响规律进行了数值模拟研究,并据此推导了壳程传热系数和流体阻力降准数关联式,为其工程设计和推广应用提供了参考依据。