多股流绕管式换热器的管束排布及传热计算

多股流绕管式换热器的结构复杂,传热计算的难度较大。常见的计算方法是根据一些假定条件建立计算模型、进行数值求解,这种计算方法较复杂,不适合工程计算。而一些能用于工程计算的简便解析计算方法则存在迭代计算复杂、应用范围受限的缺点。本文列举了几种典型的多股流绕管式换热器的管束排列结构,分析了各自的结构特点;给出了多股流换热器的管板结构及相应的流体进出口接管方式,分析了各自的优缺点及应用场合。针对两种常规的多股流管束排列结构,即各股管程流体分层排布和同层排布,分别给出了适应于工程应用的简便传热计算方法。这两种计算方法将复杂的多股流绕管式换热器的计算分解为多个管程单股流绕管式换热器的计算,简化了计算过程。     

绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟

为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。将数值模拟结果与已有文献中实验数据进行了对比,结果显示89%的模拟数据与实验数据偏差不超过25%;模拟结果与实验数据吻合较好。基于提出的模型,对不同工况下的绕管式换热器壳侧降膜蒸发传热传质规律进行了分析。     

液化天然气绕管式换热器壳侧混合工质流动及传热特性

绕管式换热器壳侧的流动及传热特性对大型液化天然气/浮式液化天然气装备设计和优化具有重要意义。本文建立了两相流动沸腾数值模型以预测壳侧流型、压降及其传热效果。通过耦合VOF模型、相变传质模型和表面张力模型,探究了不同质流密度、干度等因素对壳侧流动传热特性的影响,并通过绕管式换热器流动换热实验平台进行了实验验证,证明了模拟所得规律与实验结果有良好的吻合性。结果表明：压降随干度的增加而增加;传热系数随干度的增加有所减小;壳侧制冷剂在不同干度下主要呈现柱状流、滴状流、气状流等流型。本研究为设计和优化绕管式换热器提供了理论基础。     

绕管式换热器在连续重整装置中的大型化应用

重整进料换热器是催化重整的关键设备之一,对装置的长期稳定运行有着重要影响。本文介绍了列管式立式换热器、板式换热器以及绕管式三种换热器的结构、特点,以及绕管式换热器在惠州石化催化重整装置(Ⅱ)中的应用。作为新型的混合进料换热器,绕管式换热器具有传热效率高、压降低、抗操作波动、成本低等优点,展望了绕管式换热器的应用前景。     

基于多点耦合的低温多股流换热过程动态模拟

多股流换热器是气体液化低温系统的核心部件,其工作性能对低温系统的降温特性和热力效率的影响显著。基于气液两相的容积节点原理建立多节点耦合的混合工质低温换热器动态模型及计算方法,对多股流换热器动态降温特性进行研究,重点分析换热器的漏热率和（屯液）液位波动对系统降温特性的影响。研究结果表明漏热对启动过程降温特性影响不大,而在降温至低温区时较为显著。换热器液位波动对系统动态降温特性会有显著影响,低温多股流换热器通道内液位波动会引起循环工质组分、有效制冷量、降温速度的波动,从而造成系统降温速度显著偏离优化工作状态,效率降低。这表明在混合工质低温多股流换热器的设计和操作过程中应尽量采取措施,以避免通道内积液波动现象出现。     

绕管式换热器在海上气田的应用浅析

绕管式换热器具有结构紧凑,传热效率高,耐高温高压,可实现多介质换热等特点。相对于管壳式换热器,有着自身的优势,因此在各个领域的应用也越来越广泛。本文通过对绕管式换热器的结构特点、工作原理的分析,阐述了其在海上气田的具体应用。     

平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型

板翅式换热器动态特性的复杂性在于其通道间有翅片导热存在．本文从分析翅片的定态和非定态导热过程入手,建立了包括考虑隔板热容的通用平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型．该数学模型能以热阻网络图形式加以描述,通过对热阻网络的变换,获得了可快速求解的三对角阵代数方程组．用此模型计算了两股流板翅式换热器和四股流板翅式换热器的动态响应过程,对流体流量（或进口温度）扰动,理论的预测结果与实验数据相当一致．     

杭州福斯达集团《绕管式换热器》企业标准通过专家评审

<正>绕管换热器是工业装置中的重要设备,由于其结构紧凑、传热效率高、承受高压、可实现多股流换热、具有很好的热补尝能力优点,适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且管内介质操作压力较高的场合,如制氧、天然气、煤化工等低温过程中使用的换热设备等。这种设备设计计算过程复杂、结构特殊、制造难度大,目前国内掌握该项产品技术的厂家较少。杭州福斯达实业集团有限公司通过与高校合作、引进人才,自主研发和掌握绕管式换热器的设计、制造技术,成功研     

基于EDR的板翅式换热器的设计

介绍EDR软件应用于多股流板翅式换热器的传热计算,通过实例分析了不同类型翅片,通道排列和通道分配等因素对多股流板翅式换热器计算结果的影响。结果显示在压力降允许的范围内,选择合适的翅片,合理的通道排列和分配可以优化换热器的设计方案,节省成本。     

天然气液化用绕管换热器建造技术标准分析

绕管换热器具有单位体积换热面积大、传热效果好、温差补偿性能好、操作弹性大、易实现多股流大型化的优点,成为大型天然气液化工厂的主低温冷箱。LNG(液化天然气)绕管换热器将气态、常温的天然气冷却至-162℃,得到液态的LNG,是天然气液化工艺装置的核心设备之一。国内绕管换热器设计建造标准的缺失制约着该设备在天然气处理行业的应用。简述了LNG绕管换热器材料选型、建造、验收环节技术要求。     

船用绕管式LNG气化器方案对比

针对用在LNG动力船上的供气系统,在给定的低压供气条件下,分别以丙烷和50%浓度的乙二醇水溶液作为中间换热介质,整理适合绕管式换热器的螺旋管传热关联式和壳程传热关联式,使用MATLAB编程计算绕管式LNG气化器的换热面积和换热管长,结合工程实践,讨论使用两级换热器时管长和换热面积的分配情况。HYSYS模拟结果表明,当管内LNG的流动换热状态一样时,所需水乙二醇的质量流量是丙烷的10倍。丙烷发生相变,气态丙烷在绕管式换热器管外的流速变化很大,在出口达到1.7 m/s,换热器所需承压能力较高,水乙二醇在壳程流速仅0.2 m/s左右。分为两级换热器时,气化级换热器的换热面积和换热管长小于加热级的12.7%,当选择两级尺寸相同时,会浪费至少80%的换热面积。     

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。     

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     

Numerical simulation and structure optimization of spiral wound heat exchanger with novel spacing bars

Spiral wound heat exchangers are widely used in industrial production for their advantages, such as large heat transfer areas and compact structures. However, their compact design also poses significant difficulties for numerical simulation and experimental research. The spacing bar between tube bundles has an essential impact on the performance of wound tube heat exchangers. This paper presents a new type of spacing bar vertically installed on the core barrel of the spiral wound heat exchanger to enhance the comprehensive heat transfer performance. A numerical model of a new type of wrapped tube heat exchanger has been constructed, which agrees with experimental results. Under the same working conditions, the comprehensive heat transfer performance on the shell side of the spiral wound heat exchanger with new spacing bars is increased by 7.4%–10.5% compared with the traditional structure. On this basis, the influence of the new spacing bar's structural parameters on the heat exchanger's performance was studied, and the empirical correlation between the structural parameters and operating conditions of the new spacing bar and the performance of the heat exchanger was fitted. The research results have guiding significance for the design of spiral wound heat exchangers.     

套管换热器多场耦合动态响应数值模拟

将管壳程流体与换热管相结合,阐述了套管换热器耦合界面物理量传递关系、多场耦合关键问题和计算流程,建立套管换热器多场耦合数值模型,该模型涉及多物理场计算、多界面耦合和多参数迭代收敛的数值模拟,同时研究了套管换热器多场耦合动态响应。数值模拟表明:界面载荷、位移、热量、温度、传热系数和湍流频率呈现周期性响应规律,界面流体载荷具有阻止换热管加速和减速运动的特征。     

用遗传算法进行多流股换热器网络综合的研究

建立了多流股换热器网络综合数学模型，该模型改进了文献中等温混合的不合理假设。多流股换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划问题(MINLP)，这类问题的非凸非线性的特性使得目标函数存在多个局部最优解。传统的基于梯度的搜索方法在处理这类问题时由于计算规模庞大且极易陷于局部最优解而不再适用，而遗传算法却为解决这类问题提供了很有希望的一个方向。因而对遗传算法求解多流股换热器网络综合问题进行了研究，提出了可以自动产生可行的多流股换热器网络的方法策略，最后通过两个例题说明所提方法是可行的。     

螺旋折流板与弓形折流板换热器的性能比较

针对螺旋折流板换热器的折流板的角度提出了一些改进措施。在自行设计的换热原理试验台上,5#柴油走壳程,水走管程,分别对12°,18°的单螺旋和18°的双螺旋折流板和弓形折流板换热器的阻力和传热性能进行了试验研究。试验结果表明,螺旋折流板阻力只有弓形的30%,此外,在同样的压降下,螺旋折流板传热效率也提高10%。     

螺旋板换热器数值模拟模型的建立

为了对螺旋板式换热器进行数值模拟,建立了换热器的数学模型.使用等角度间隔将换热器中的流体分为多个流动单元,将换热面分为多个传热面单元,建立了流动单元与传热面单元之间的对应关系.应用传热学原理建立了螺旋板式换热器的数学模型.利用这一模型,对实际型号的螺旋板换热器进行了模拟计算,得到了换热器内的温度分布、总传热系数及总流动...     

螺旋板式换热器数值模拟计算的研究

为对螺旋板式换热器进行模拟计算,使用等角度间隔的方式将换热器中的流动通道及传热面分为多个流动单元和面单元,分析及建立了流动单元与传热面单元的对应关系,应用传热学原理建立了螺旋板式换热器的数学模型。应用Visual Bisic 6.0进行程序设计,自动生成方程组,并使用高斯消去法进行求解。模拟计算得到了换热器内的温度分布、总传热系数及总流动阻力。利用这一模型,本文对实际的螺旋板换热器进行了模拟计算,数学模型求解所得的结果与实验数据吻合较好。应用此数学模型还研究了圈数及板间距等对换热器参数的影响。