不锈钢高通量换热管传热性能研究与工业应用

为探讨不锈钢材料高通量换热管的强化传热性能以及实现该类换热器的工程应用设计,文中给出了常用不锈钢高通量换热管内外表面的结构特征参数,并对该类换热管的传热性能进行了实验研究,结果表明:与光管相比,管内烧结表面的沸腾传热系数提高100%以上,管外纵槽表面的冷凝传热系数提高80%以上。采用Wilson图解法,对实验数据回归分析得到了不锈钢高通量换热管管外冷凝传热与管内沸腾传热的计算关联式,并完成了高通量再沸器的工程设计,设计结果表明比普通再沸器传热效率提高了51.3%,设备进行工业应用后运行良好,为该类型高通量换热器的工程设计提供了依据。     

紧凑式工业换热器传热试验平台设计与应用

为研究管翅式和板翅式2种紧凑式换热器的传热特性、阻力特性以及它们的性能评价,设计了一套基于GCMS组态软件的传热性能试验平台。该试验平台可用计算机测控系统进行数据采集和流程控制;用Wilson图解法确定对流换热系数,并拟合出努塞尔准则关系式;可得到△P=f（M）和Eu=f（Re）阻力特性曲线;可对换热器进行瞬态特性的分析;可用熵分析法和火用分析法对换热器进行性能评价。     

绕管式换热器单相流计算方法及实验对比

为了绕管式换热器的准确设计计算,针对Schmidt和Gilli关于绕管式换热器单相流的管程和壳程的对流换热及流动压降的计算关联式,文中通过实验及理论分析,给出了修正关联式。制作了一台按照典型绕管换热器结构设计的试件,用于水-水对流换热实验,得到了分别改变管程水速和壳程水速的传热系数图和流动压降图。通过Schmidt和Gilli公式的计算值与实验值的对比,采纳了Schmidt关于管程对流换热的计算关联式,对壳程对流换热计算关联式以及管程和壳程的流动压降计算关联式进行了改进。改进后的计算关联式进行计算后的传热系数及流动压降与实验数据吻合较好。     

紧凑换热器传热实验平台设计

为研究管翅式和板翅式两种紧凑换热器的传热特性、阻力特性以及它们的性能评价,设计了一套基于GCMS组态软件的传热性能实验平台。该实验平台可用计算机测控系统进行数据采集和流程控制;用Wilson图解法确定对流换热系数,并拟合出努塞尔准则关系式;可得到△P=f(u)和Eu=f(Re)力特性曲线;可用熵分析法和Yong分析法对换热器进行性能评价。     

垂直管内高沸点工质异丙苯流动沸腾换热与阻力

对垂直管内高沸点有机工质异丙苯的流动沸腾换热与摩擦压降特性进行了实验研究,获得了换热系数与摩擦压降沿流动方向的变化情况,并与前人模型的计算值进行了比较。实验过程中质量流速为382—786 kg/(m2.s),实验工况干度为0.1—0.6,压力为0.21—0.27 MPa。通过对实验数据的回归分析,获得了换热系数与摩擦压降的计算关联式。在对复杂的非线性方程进行回归分析时,提出了一种简单的迭代分析方法。研究结果丰富了高沸点工质的流动沸腾换热数据,为石化行业中换热器的设计提供了依据,并为强化凝结换热器的开发和性能测试提供了比较基准。     

基于ANSYS的管道外自然对流换热系数的确定

管道在进行传质的过程中,需要计算温度梯度引起的热应力,以及管道温度场分布情况,但在管道外壁温度未知的情况下,仅通过自然对流换热经验关联式无法确定空气对流换热系数。基于传热学的理论,采用ANSYS软件进行结构热分析,提出一种精确确定管道外自然对流换热系数的方法。通过案例分析,把计算结果与实验结果相比较,确定了该方法的可行性。     

R410A、R404A、R407C在水平强化换热管外的凝结换热

研究了R410A、R404A、R407C在水平强化管外的凝结换热,并进行了换热性能的对比。实验管为常用的管内螺纹、管外斜翅的三维低肋管。应用威尔逊图解法对实验数据进行处理,得到管内对流换热系数并给出Dittus-Boelter形式的强化管管内对流换热关联式,再根据热阻分离的方法得到管外凝结换热系数。结果表明,在相同换热参数下,凝结换热系数大小依次为R410A、R404A、R407C。3种制冷工质应用于该强化换热管的换热增强倍率分别在9.53~14.07、6.81~11.48和3.23~5.28的范围。而R410A、R404A和R407C在强化管内的强化倍率分别为1.77、1.73和1.76,三者相差不大。R410A管外凝结换热系数随着壁面过冷度的增大而减小,与单一制冷工质这一冷凝特性相同;而R404A和R407C与R410A不同,随着壁面过冷度的增大,管外凝结换热系数增大,这主要是非共沸制冷工质管外凝结过程存在的气膜热阻所致。     

新型螺旋盘管换热器的流动及传热性能研究

一种新型的高换热效率的螺旋盘管换热器。将该新型换热器与普通的管壳式螺旋盘管换热器进行理论分析对比,该新型换热器具有以下主要三个方面优势:可轻松拆卸,定期清除管外壁上的污垢;能有效提高管外侧的对流换热系数;有效减少了管壳体本身的蓄热耗能。通过理论分析计算,比较了设计新型螺旋盘管换热器的性能优劣;并进行了实验研究,在实验中,通过对比实验发现新型螺旋盘管换热器管外侧水流速是普通螺旋盘管换热器的2.3倍,管外侧对流表面换热系数是普通螺旋盘管换热器的1.69倍。验证了新型螺旋盘管换热器能够有效提高换热能力,为螺旋盘管换热器的结构设计、性能优化提供有益的理论和实践依据。     

基于最小方差的对流换热准则式非线性回归算法及检验

目前换热器测试中的回归方法对测量过程和测试对象的要求仍有很多限制条件,对于换热管形状复杂的新型换热设备进行回归时,这些限制使获得准则方程式更加困难,测量周期增加.通过提出一种新的回归算法,以最小方差作为回归条件直接得到固定侧表面传热系数以及改变侧准则方程式,避免了Wilson法及等流速法等需要的限制条件.该方法仅依赖于对流换热两侧的热阻串联关系,得到的准则式与两侧流体工质、通道形态及流动状态是否相同均没有关系,降低了得到准则方程式的条件并简化测量过程,且与国家标准要求的测试条件对应.发展了使用二分法进行非线性回归得到准则方程式的算法,通过生成并使用模拟数据检验表明算法是准确可行的,使用实验数据求解得到的固定侧表面传热系数和流动侧准则方程指数也在合理的范围内.     

大型两相封闭热虹吸管加热段换热过程研究

大型两相封闭热虹吸管加热段管内蒸发、沸腾换热过程所进行的实验研究表明,沸腾换热系数与热流密度、管内饱和压力和热管倾角有关。通过实验,整理并回归出大型热虹吸管加热段(2米长)管内沸腾换热系数的变化规律和经验关联式。     

横掠钉头管对流换热的实验研究

利用热质比拟原理及萘升华技术,对横掠钉头管的对流换热进行了实验研究。对管面上及钉头上的放热系数分别进行了测量,并对其做了比较。最后给出了计算钉头管平均放热的实验关联式。     

圆弧切线波纹换热管内流动与传热性能的数值模拟

在雷诺数为5 000相似文献   

折流杆换热器抗振性能的分析

对折流杆换热器抗振性能进行剖析,指出折流杆换热器的抗流体诱导振动性能取决于壳程流体流场的基本性质,而不在于其对管子的支承方式。进而指出折流杆换热器的抗振缺陷,并提出了相应的防振措施。     

Experimental investigation of heat transfer in shell- and- tube heat exchangers without baffles

The influences of geometrical parameters on the shell side heat transfer in shell-and-tube heat exchangers are investigated by experiments using 32 different test heat exchangers. The test heat exchangers differ by number of tubes, length, shell and tube diameter, nozzle diameter and tube pitch. From the experimental results it can be confirmed that the influence of the tube pitch is small enough to be neglected in shell-and-tube heat exchangers used in real processes. The heat transfer rate of the longitudinal flow can be calculated from the correlation for turbulent flow in concentric annular ducts by inserting the porosity instead of the ratio of tube to shell diameter. The influence of the cross flow in the nozzle region increases with decreasing length of the heat exchangers. The heat transfer coefficients in the nozzle region are determined by comparing the overall heat transfer coefficients of the heat exchangers with that calculated from the correlation for the longitudinal flow. The results show that the heat transfer coefficient in the nozzle region is 40 % greater than that in the parallel region, if the length of the apparatuses is about 30 times the hydraulic diameter. A new correlation suitable for predicting the heat transfer coefficient is presented, which consists of a superposition of the Nusselt number for the flow in the nozzle region and that for the longitudinal flow.     

Heat Exchanger Network synthesis with Detailed Heat Exchanger Design

Pressure drop and fouling are important issues in heat exchanger network synthesis, which are usually neglected. Heat exchangers were designed in detail during the heat exchanger network synthesis, and pressure drop and fouling effects were taken into account. Pinch analysis combined with exergoeconomic analysis was used for determining optimal minimum approach temperature (ΔT_min) for heat exchanger network synthesis. Exergy consumption of heat transfer in HENs was calculated using a subsection integral on balanced composite curves. The heat transfer coefficients of all heat exchangers in the network were calculated iteratively to meet the requirements of optimal area and allowable pressure drops. The proposed method was applied to an industrial case. Numerical results indicate the importance of the detailed design of heat exchangers in HENs synthesis.     

椭圆形定距柱螺旋板式换热器的传热特性研究

通过实验对异形定距柱螺旋板式换热器的传热特性进行了研究,利用热质比拟萘升华技术,测量了Re=4200-7000范围内的圆形定距柱和两种椭圆形定距柱柱面及通道底面的对流换热系数,得出了椭圆形定距柱螺旋通道的传热规律,并对其综合性能进行了比较。     

固定管板式换热器的温差热应力数值分析

建立由管板、壳体和换热管组成的有限元分析简化模型,利用通过CFD数值模拟得到的各个相应壁面温度数据拟合而成的温度-距离函数关系式,在ANSYS软件中对固定管板式换热器的换热管、壳体和管板表面加栽进行结构热分析,得到了温度分布模型。还将所得的节点温度作为热载荷加栽到结构时应点上计算换热器的整体温差热应力,着重分析管板与管子及壳体连接处附近的热应力分布,并给出了沿管板径向和厚度方向上的热应力变化曲线。     

壳管式换热器启动过程中管壳间温差数值计算和应力分析

以中原乙烯运行的由CTIP公司提供的壳管式换热器为例 ,建立非稳态传热数学模型 ,进行数值求解 ,计算出启动过程中各个时刻的管壳间温差 ,并分析对此温差的影响因素。进一步对炉管进行启动过程应力分析 ,并提出减轻造成炉管失效的附加应力因素的措施。     

Design and optimization of heat exchangers with helical baffles

The hydrodynamics and heat transfer characteristics of a heat exchanger with single-helical baffles are studied experimentally as well as numerically. A heat exchanger with two-layer helical baffles is designed by using computational fluid dynamics (CFD) method. The comparisons of the performance of three heat exchangers with single-segment baffles, single-helical baffles and two-layer helical baffles, respectively, are presented in the paper. The experiment is carried out in counter-current flow pattern with hot oil in shell side and cold water in tube side. Overall heat transfer coefficients are calculated and heat transfer coefficients of shell side are determined by Wilson plots technique. It shows that the heat exchangers with helical baffles have higher heat transfer coefficient to the same pressure drop than that of the heat exchanger with segmental baffles based on the present numerical results, and the configuration of the two-layer helical baffles has better integrated performance than that of the single-helical baffles.     

隔板移位法延长换热器列管的使用寿命

通过采用隔板移位法能够提高换热器中列管的使用寿命 ,降低泄漏发生的可能性