扰流子折流杆换热器的开发研究（Ⅰ）：油—水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水,管程为高粘度油品的操作情况下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究,地实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得的结果进行了对比,并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明,在雷诺数为１０＾２～１０＾３（通常高粘度流体在管内的流动状态为层流）,随着雷诺数的增加,管程加入系数增加的幅度却明显提高。说明当管     

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅱ)——低粘度流体中试研究

在低粘度流体下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究。实验以水作为传热介质,热水走壳程,冷水走管程。实验时壳程流体流动状态基本恒定,而管程流体发生变化。通过实验数据的分析关联,得到了加入扰流子后管程对流传热系数的近似计算模型。结果表明,当雷诺数的范围为１０４ ～５ ×１０４ 时,管程对流传热系数增加的幅度高于阻力增加的幅度,管程对流传热系数和换热器总传热系数分别提高５０ ％ 和１０ ％ 以上。说明对水这样的低粘度流体,在传热湍流区（ 即雷诺数大于１０４ 的范围） ,可以采用较大节距的扰流子来强化传热,以取得较佳的综合效果。     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力,提高其综合性能,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰汉子。以水为实验介质,在雷诺数小于４０００年范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明,不论整段还是分段扰流子,随成流子长度的增加,其阻力和传热系数均增加;在相同长度下,不论整段还是分段扰流子,随着汉量的增加,其阻力和传热系数均增加;在实验范围,当扰流子长度相同时,分段扰流子     

螺旋折流板换热器的开发与研究（I）：高粘度流体下的中试研究

在高粘度流体下对新型的螺旋折流板换热器和普通的垂直折流板换热器进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流换热器壳程对流传热系数的近似计算模型。实验结果表明,对高粘度油品,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板的为普通折流板的１．５倍,显示螺旋折流板换热器不仅适用于低粘度流体,也可用于高粘度流体,具有广阔的开发应用前景。     

螺旋折流板换热器的开发与研究(Ⅰ)——高粘度流体下的中试研究

在高粘度流体下对新型的螺旋折流板换热器和普通的垂直折流板换热器进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近似计算模型。实验结果表明,对高粘度油品,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板约为普通折流板的１．５倍,显示螺旋折流板换热器不仅适用于低粘度流体,也可用于高粘度流体,具有广阔的开发应用前景。     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力 ,提高其综合性能 ,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰流子。以水为实验介质 ,在雷诺数小于 40 0 0的范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着扰流子长度的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在相同长度下 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着流量的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在实验范围 ,当扰流子长度相同时 ,分段扰流子和整段扰流子相比 ,其传热系数K的降幅在 1 .7%～ 3 .7%之间 ,而阻力的降幅在 1 2 %～ 2 9%之间 ,显然分段扰流子阻力的降幅远高于传热系数的降幅 ,说明分段扰流子优于整段扰流子的综合性能。     

扰流子长度对强化管内液体传热性能的研究

为了寻求强化过渡流下液体传热的适宜扰流子长度，在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内，对粘度为１．２３ｍＰａ．ｓ的柴油进行了模拟工业实验，分别得出扰流子长度为０，１．０，１７．５，３．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ关联式，并对各种长度扰流子强化传热性能进行了评价。与工业应用现场标定结果对比证实了上述关联式的可靠性，说明选择适宜的扰流子长度，可获较大的管内对流传热系数而耗能较少。     

螺旋折流板换热器的开发与研究（II）：低粘度流体的中试研究

以新型的螺旋折流板换热器同普通的垂直折流板换热器,在水系统下进行了对比实验研究,产对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近拟模型,实验结果表明,对水这样的低粘度流体,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板的为普通折流板的２．４倍,显示螺旋折流板换热器是一种晚加合理的新型换热设备,其优良的结构特点决定了其优良的传热性能,具有广阔的开发应用前景。     

螺旋折流板换热器的开发与研究(Ⅱ)——低粘度流体的中试研究

以新型的螺旋折流板换热器同普通的垂直折流板换热器,在水系统下进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近似模型。实验结果表明,对水这样的低粘度流体,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板约为普通折流板的２．４倍,显示螺旋折流板换热器是一种结构更加合理的新型换热设备,其优良的结构特点决定了其优良的传热性能,具有广阔的开发应用前景。     

三角区漏流对螺旋折流板换热器综合性能的影响

对螺旋角为15°、20°的1/3椭圆螺旋折流板换热器进行数值模拟,研究连续搭接相邻折流板间三角区漏流对换热器传热及阻力性能的影响.通过分析换热器存在三角区漏流与堵住三角区无漏流模型的模拟计算结果可知:三角区漏流使壳侧流体流动短路现象严重;三角区漏流使换热器整体传热系数、壳程压降、综合性能降低;堵住三角漏流区后,传热系数增加8.5%~11%,壳程压降增加幅度不大,综合性能增加8.1%~11.1%.     

三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究

采用CFD数值模拟方法和折流板换热器、帘式折流片换热器周期性全截面计算模型,对两种换热器在正三角形布管方式下的传热系数、阻力、综合性能随Re数的变化情况进行了数值研究.研究结果表明,两种换热器对应的换热系数和壳程压力损失均随Re数的增加而增大,折流板换热器的传热系数大于帘式折流片换热器,约是帘式折流片的1.32倍,但其阻力大幅高于帘式折流片换热器,是帘式折流片换热器的2.4倍左右,两种换热器的综合性能均随Re数的增大而下降,帘式折流片换热器的α/ΔΡ几乎是折流板换热器的2倍,体现了帘式折流片换热器在保持较高的传热效果的情况下,具有显著的流动减阻性能.     

螺旋与弓形折流板换热器性能对比及螺旋角优化

对螺旋角为12、18、30、40°的螺旋折流板换热器进行传热和压降性能测试。应用英国传热协会的Tasc3软件对弓形折流板换热器的运行情况进行了模拟,得到了相应结构下的总传热系数和压降值。通过数据的计算整理,在相同流量下,进行了不同螺旋角的螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器在单位压力降下总传热系数的对比,同时对12、18、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程膜传热系数及压降进行对比研究,优化螺旋角。实验结果表明,实验用12、18、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的总传热系数要比相应结构下的弓形折流板换热器高59.48%以上,研究表明,实验条件下,18°螺旋角的螺旋折流板换热器的综合传热性能要优于12、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器。     

扰流子扰动效应的研究--扰流子长度对传热性能及阻力的影响

为了探索扰流子扰动效应规律,寻求适宜的扰流子长度,在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内,以柴油和水为工质进行模拟工业实验,分别得出扰流子长度为０．０,１．０,２．０,３．０,４．０,５．０,６．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ的关联式。通过对各种长度扰流子传热及阻力性能的比较,对扰流子的扰动效应进行了评价。提出了“分段式”扰流子构想。工业实验的结果证实了上述关联式的可靠性和实际应用价值。     

波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响

为了进一步提高管翅式换热器在气体侧的传热性能,在矩形扰流元件对管翅式换热器强化传热以及压降影响的基础上,对特殊的波浪形扰流元件案例进行了数值分析。对比分析了1 000～1 400雷诺数范围内,矩形、上波浪形和下波浪形扰流元件以及无扰流元件案例对气体侧的传热特性以及压降的影响。结果表明:管翅式换热器的传热性能受扰流元件形状的影响较大,且在相同雷诺数下,采用下波浪形扰流元件可以显著增强气体侧的传热性能,同时又使得气体在流动过程中具有相对适中的压降。     

一种特殊形式的螺旋折流板换热器

介绍了一种具有特殊折流形式的螺旋折流板换热器。其特征是:将带有侧倾角α和后倾角β 的准扇形平面板通过三角形阻流板交叉搭接, 在壳侧形成近似的螺旋面, 折流板周边呈连续螺旋线。后倾准扇形板结构可减小常规螺旋折流板对流体的反压, α和β 可实现对螺距的双重调节, 同时减轻阻流板面积较大时流体流动所产生的类似弓形折流板的局部阻力。此种折流形式可以保证在极大限度降低阻力的同时提高传热效率,使单位压降的传热系数即换热器的换热与阻力综合性能得以提高, 从而达到节能及节材的目的。     

折流杆换热器的工程优化设计

利用折流杆换热器的传热性能和流动特性，从设备技术经济学角度和工程实际出发，提出以寿命周期费用为目标函数，在给定热负荷及折流杆换热器多约束条件下，寻求折流杆换热器的工程优化设计。     

折流板结构对换热器壳程流动和传热性能的影响

以弓形折流板为基础,设定相同的工况条件,用FLUENT软件对曲面、球面和弓形三种折流板型的换热器壳程流体的流动和传热性能进行模拟,并对三种板型的管壳式换热器壳程压降及换热系数进行比较分析。通过对比三种板型换热器的传热性能及压力、温度和流速云图,分析了产生传热性能差异的原因。研究结果可为管壳式换热器折流板设计及强化传热性能提供参考,具有一定的工程实际意义。     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的,通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出:错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏,从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热固子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明,错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用,使其有较高的翅片效率,在需要较大传热系数的场合,选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片;相反,在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

窄环形通道流体特性的实验研究

采用套管式换热器,热水走管程,冷水走壳程,对间隙为0．50～2．50mm,Re=0～5000窄环形流道的流体进行了传热和阻力特性的实验研究。拟合出传热系数与雷诺数Re－K曲线。结果表明,窄环形流道结构紧凑,具有显著的强化传热效果,而且随着窄环形间隙尺寸的减小,传热系数增大。     

变角度连续螺旋折流板换热器优化结构的数值研究

针对螺旋折流板换热器壳程进口螺旋流动未充分发展区域分布特点,提出了一种变角度螺旋折流板换热器模型,采用Realizable k-ε模型方程对两种折流板形式的换热器流动和传热特性进行了数值研究,并对换热器传热强化机理进行了分析.结果表明:变角度螺旋折流板换热器能够减小壳程进口螺旋流动未充分发展段长度,增加壳程整体螺旋流动强度和流体流动传热速度场与温度场的协同性,强化换热器传热.螺旋角为10°+20°和15°+25°的变角度螺旋折流板换热器较常规螺旋折流板换热器综合性能分别提高7.10%~7.54%和2.88%~4.05%.