LNG绕管式换热器壳程两相降膜换热的数值模拟

随着LNG的发展与应用,对绕管式换热器的需求越来越大,而绕管式换热器换热性能的优劣将严重影响着液化工艺的水平。建立了绕管式换热器壳侧两相对流换热模型,利用FLUENT软件模拟分析了不同结构参数对换热器换热性能的影响。研究发现,换热器壳侧换热系数随质量流量的增大而增大,随缠绕角和换热管间距的增大而减小,随换热管管径的增大而增大。     

采用MATLAB语言编程对U形管式换热器管板厚度进行优化设计

以u形管式换热器为研究对象,采用面向对象程序设计语言MATLAB进行编程,得到不同设计条件下的管板厚度值和一系列的厚度变化曲线图。分析管板厚度变化趋势图,得出了u形管式换热器的管板厚度与压差成比例关系,实现了对u形管式换热器管板的优化设计。     

LNG绕管式换热器管侧流动与传热实验台设计及验证

绕管式换热器是天然气液化的核心设备,然而目前中国天然气液化用大型绕管式换热器的实验研究比较薄弱,相关设计工作的指导理论还不完善.为研究液化天然气(LNG)绕管式换热器管侧流动与传热特性,提出一种可以模拟LNG绕管式换热器实际运行工况的实验方法,并完成实验台的设计、搭建及调试工作.为保证实验数据的准确性,以液相丙烷为实验介质,对其在不同工况下的传热系数进行实测,并将实验所得传热系数与在相同工况下由经典的管内传热关联式计算所得传热系数进行对比.结果表明:实验台可以稳定工作,实验工况可以达到LNG绕管式换热器的实际运行工况,实验测试值与相同工况下的关联式计算值偏差在±10%以内.说明实验台精度较高,实验数据可靠,为LNG绕管式换热器管侧冷凝流动与传热特性的深入研究奠定了实验基础.     

流速及传热温差对换热器传热系数的影响

针对换热器热交换不充分的问题,研究给定结构壳管式换热器热空气流速以及传热温差对其传热系数的影响,把不同的传热温差,不同的气体流速下的实验数据进行分组,采用控制变量法,分别对以上两个因素的单独进行分析,做出k-ΔT,k-v的拟合曲线,得到经验函数。取整个换热器为研究对象,采用数值模拟的方法,运用多孔介质,k-ε模型,采用二阶迎风模式,压力速度耦合运用SIMPLE算法,给出整个换热器的温度场以及传热系数的分布规律,最终给出以上两个因素对传热系数的影响趋势。     

一种带状支撑的纵流壳程换热器热力特性分析

以纵流壳程换热器作为研究对象,对一种带状支撑纵流壳程换热器的壳程流体流动与传热特性进行了数值研究与分析.基于纵流壳程换热器的特性,建立了带状支撑结构的计算模型,对其流体流动与传热进行了数值计算,得到了壳程流场和温度分布等细观信息.对带状支撑换热器在不同几何参数及工况情况下的热力性能进行了综合分析,并将其特性与折流杆式支撑壳程特性进行了对比分析.研究表明,在相同的流动条件下,带状支撑结构壳程内,流体具有较强的湍动度,增大了的换热效果.     

大型纵流壳程换热器三维流动与传热数值模拟

针对目前弓形折流板管壳式换热器采用分布阻力、容积多孔度等概念来计算壳程流体流动的方法 ,根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点 ,探讨了大型纵流壳程换热器数值模拟的简化计算问题 ,提出了几何原型周期段模型简化计算法和四管模型简化计算法 ,以解决大型纵流壳程换热器数值模拟问题 .并应用本文提出的简化计算法 ,应用通用CFD软件FLUENT对纵流壳程换热器不同结构参数时的流动与传热进行了数值模拟 ,得到了换热器流场与温度场的细观信息 ,为纵流壳程换热器的结构优化设计和开发新颖换热器提供了依据     

汽(气)-液两相不互溶双组分混合物在壳侧流动和传热研究的回顾与展望

对两相不互溶双组分汽（气）－ 液混合物在有折流板的壳管式换热器壳侧的流动和传热研究进行了回顺,并提出了进一步研究方向。     

半淹没式旋转孔板污水取水机水力特性数学模型及运行分析

针对污水源热泵系统中过滤除污装置流量稳定性差、不易调节并影响换热器效率的问题,介绍了新型半淹没式旋转孔板污水取水机,研究了其工作原理,通过建立数学模型分析了污水中污杂物浓度、污水的液面高度、孔板的旋转周期对其过流量、过滤负荷、滤面堵塞系数的影响.结果表明：污水液面高度、孔板旋转周期一定的条件下,污水浓度增加将导致孔板过流量减小,滤面堵塞系数增加;通过调整液面高度和孔板旋转周期可调节由于污水中污杂物浓度变化对孔板过流量的影响,且孔板旋转周期调节效果优于液面高度.     

城市原生污水冷热源系统形式及其应用

城市原生污水冷热源应用是一项新技术,系统形式选择及运行参数设计是关键性问题．评述了国内外已应用或正探讨的几种系统形式,着重分析了淋水式、壳管式及浸泡式的优缺点．在此基础上,提出了一种新系统工艺,对污水冷热源的运行参数与热工况做了应用设计与对比．结果表明：壳管式直接利用换热系数在520 W／(m2·℃)左右,热流量为3900 W／m2左右,传热效果最好．以实际工程为例介绍了其设计参数与运行效果,对城市污水冷热源的应用研究与设计具有参考意义．     

低温甲醇洗绕管式换热器泄漏原因及处理措施

低温甲醇洗某一绕管式换热器频繁泄漏,导致尾气中环保指标严重超标,影响了装置的生存和长周期运行.为解决绕管式换热器泄漏问题,分别从制造缺陷、工艺流程设计、设计缺陷等方面分析导致换热器泄漏的原因,并模拟计算换热器泄漏量,针对泄漏原因逐一制定相应的对策.通过对策实施,彻底解决了绕管式换热器泄漏问题,实现了装置达标排放和长周期...     

脉动流技术在管壳式换热器振动分析中的应用

为了避免脉动流技术产生的流体诱导振动造成换热器管的强度、刚度过大而导致结构失效,采用了有限元分析方法.建立换热器的流固耦合模型,施加有脉动流和无脉动流两种不同工况下的边界条件和荷载条件,从模态振型和动态响应等方面分析了两种工况下流体诱导振动对换热器管的影响.提取换热器管中间位置点和端部位置点的模态振型和动态响应曲线图,对两种工况下的计算结果曲线图进行了分析对比,结果表明：有无脉动流对管壳式换热器管的结构固有频率的影响不大;无脉动流作用时,换热管中间位置易发生刚度失效,端部位置易发生强度失效;有脉动流作用时,换热管中间位置的位移和端部所受的应力随时间呈周期性变化,可通过改变脉动流激励函数的系数来避免换热管发生振动失效.对脉动流技术安全地应用于换热器设备提供了一定的技术参考.     

有机朗肯循环系统换热设备仿真研究

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)在中低温热能发电方向具有广阔的应用前景。换热器是ORC的重要部件,然而当前对于换热器偏离设计工况运行性能的研究尚不够深入。本文提出了偏离设计工况运行条件下换热器分区仿真建模方法,建立了换热器仿真模型并通过实验验证。经验证,蒸发器和冷凝器仿真与实验的换热量最大误差分别为3.74%和3.20%。在模型验证基础上,对ORC中换热器偏离设计工况运行特性进行了分析,获得了换热器偏离设计工况运行特性和换热面积迁移规律,定义并获得了换热器当量换热系数,为ORC中换热器设计及系统运行提供了指导。     

地源热泵U型管地下换热器的数值模拟

通过改进现有二维传热模型建立准三维传热模型,模拟U型竖直埋管地下换热器的运行工况．模型引入换热功率函数作为边界条件,对单个线热源到区域中心距离提出新的计算方法,运用有限体积法求解．通过与实验结果比较,模型结果可以满足工程精度的要求,并且给出U型管内流体温度分布情况以及钻孔深度对U 管两支管之间的热短路的影响．     

添加隔热板对竖直U型地埋管换热器热短路的影响

采用FLUENT模拟软件,建立起U型地埋管换热器三维传热模型.分别模拟了有、无添加隔热板时的工况,对热短路进行数值模拟,分析了对地埋管换热器性能的影响.通过对比两种工况下的温度云图和出口温度监测图,证明了两支管间热短路现象严重,而且添加隔热板后,进出口温差变大可达3.94 ℃,可使单位井深换热量提升6.13%.     

U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热的数值分析

针对地源热泵U型换热器埋管、周围回填材料及土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对其温度分布进行了数值模拟分析．分析结果表明：U型埋管换热器管壁内对流换热热阻和管壁导热热阻对U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热过程的影响较小,但相互热干扰造成进、出水管壁自身各角度的温度存在明显差异．各处土壤温度达到准稳定阶段所需要的时间随其与U型埋管的距离增加而增加．     

套管式换热器注气强化传热数值模拟

为研究注气技术强化换热的效果,采用混合模型建立了立式套管式换热器的数学模型,对不同流动状态下的注气强化换热过程进行数值模拟,基于努塞尔数对强化换热性能进行评价,比较了不同流动状态下注气速度对换热器的速度场、温度场和压降的影响。结果表明,注入气泡能够促进流场产生垂直于壁面方向的运动,提高努塞尔数并降低压降,改善了换热器的换热性能;层流时强化换热效果最好,努塞尔数最大提升102%;过渡流和湍流状态下,气泡流速大小对努塞尔数和压降变化无明显影响。     

套管式地下换热器传热特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用数值计算方法进行了传热特性分析.讨论了不同埋管管径组合对流体出口温度及埋管换热率的影响.     

冬季工况下地埋管地源热泵系统中大地的自调节能力分析

以夏热冬冷地区某实际地埋管地源热泵系统为分析对象,对夏季采用冷却塔供冷而仅冬季采用地埋管和消防水池联合供热的系统运行参数进行了6a测试。建立了地埋管三维管群模型,通过数值计算方法对地埋管周围岩土的温度分布进行了热平衡分析和计算。通过测试数据与理论计算结果进行对比分析,得到了影响大地自调节能力的影响因素。     

球面弓形折流板换热器壳程流体流动与传热的数值模拟

为了改善普通弓形折流板换热器换热性能,提出了一种新型折流板换热器-球面弓形折流板换热器。建立曲率半径为0.75 D的球面弓形折流板换热器和普通弓形折流板换热器数值分析模型,得到了壳程流体流场分布情况以及壳程压力降和传热系数。结果表明,在相同结构参数和进口流速条件下,球面弓形折流板换热器壳程压力降比普通弓形折流板换热器降低8%~11%,壳程传热系数比普通弓形折流板换热器降低1%~5%。     

土壤冻结对地热换热器传热的影响

研究了土壤 冻结对地源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响。探讨了土壤水分含量、斯蒂芬数、土壤初始温度（即地温）等对周围土壤温度分布、冻结锋面发展等的影响,并与不考虑土壤冻结情况作了对比分析。当考虑土壤中水分冻结时,由于冻结时放出大量的潜热,且冰的导热系数大,因此计算出地下埋管周围的土壤平均温度高,传热热阻小,设计的地热换热器规模可以变小,亦即可以减小钻孔的深度 或钻孔的数量,从而可以减小地热泵系统的 初投资。另外也扩大了地下回路中防冻液的选择范围。当土壤含湿量大、土壤初始温度高时,对于系统的设计与运行是 有利的。