低温多效海水淡化蒸发器换热管振动监测与分析

低温多效海水淡化蒸发器换热管在振动与腐蚀的作用下容易发生破损,严重危及装置运行的可靠性和淡化水的品质。通过换热管自振频率的测量和管束振动监测,分析不同工况下换热管不同位置的振动信号时域波形图和频谱特征,研究喷淋密度、蒸发量和蒸发温度等因素对换热管振动的影响。研究结果表明,喷淋冲击导致传热管振动强度远大于降膜流动与蒸汽横掠引起的流致振动;在蒸发器运行温度（40℃～70℃）范围内,温度变化对管束振动幅值的影响较小,喷淋密度和蒸发量的增加会导致换热管振动强度增加,且管束的最大振动位移峰峰值未超过相关设计标准。     

满液式蒸发器管束测试台

蒸发器的换热直接影响制冷机组的能效。对蒸发器换热性能进行研究,可以找到提高机组能效的方法。本文介绍的满液式蒸发器管束测试台直接搭建在整机上,突破了以往在单管测试台基础上搭建管束测试台的局限性,采用PLC对管束测试台进行控制,通过软件编程调节变频器转速和阀门开度,同时采集温度、压力、流量和含油量等信号,输出不同管排和不同油含量下的换热系数。测试结果表明,该测试台控制系统运行稳定,能够满足测试要求。     

变工况条件下微通道蒸发器换热特性的研究

微通道蒸发器由于紧凑、换热效果好等优点越来越多应用于汽车空调当中,但存在制冷剂分配不均导致换热效果衰减等问题而限制了大量推广,因此研究微通道蒸发器换热特性及如何改善其制冷剂分布均匀性显得重要。本文搭建了以R134a为制冷剂的汽车空调实验测试台,分析了双排四流程微通道蒸发器的换热量及?损,利用红外热像仪拍摄蒸发器表面得到表面温度分布图像。随着蒸发器进风温度由21 ℃升高到42 ℃,制冷量由2.37 kW增加到4.19 kW,而蒸发器?损先增加后减小,并在进风温度为27 ℃与进风温度为42 ℃时达到最大值与最小值,分别为0.21 kW与0.16 kW。表征蒸发器表面温度分布均匀性的σ值随进风温度先由2.5增至19.5然后降至1.8,即蒸发器表面温度在进风温度为27 ℃时分布最不均匀,而在进风温度为42 ℃时分布最均匀。结果表明：较高的蒸发器进风温度能有效改善蒸发器换热性能,?损及σ值可分别减小26.1%与91.0%。通过实验发现,适当提高压缩机转速能有效改善蒸发器表面温度分布的均匀性。     

真实流场中换热管流体诱导振动特性研究

工程用换热器中由于折流板的存在,壳程流体折返冲刷换热管,换热器内流场十分复杂。采用实验和数值模拟相结合的方法对正方形排列节径比为1.25的换热管束在真实流场中的流体诱导振动问题进行分析研究。结果表明:流体折返冲刷换热管,复杂的流体力分布抑制了换热管与漩涡脱落的共振效应。管束边缘换热管受到流体力作用,会极大地偏离原始位置,在新的平衡位置做小振幅振动,振动振幅受管束间隙流速影响较小。管束边缘换热管较大的刚体位移和小幅的高频振动,会加剧换热管与折流板间的切割效应。该研究结果可以作为大型换热器局部流体诱导振动分析与标准完善的依据。     

变工况条件下微通道蒸发器换热特性实验研究

微通道蒸发器由于紧凑、换热效果好等优点越来越多应用于汽车空调当中,但存在制冷剂分配不均导致换热效果衰减等问题而限制了大量推广,因此研究微通道蒸发器换热特性及如何改善其制冷剂分布均匀性显得重要。本文搭建了以R134a为制冷剂的汽车空调实验测试台,分析了双排四流程微通道蒸发器的换热量及损,利用红外热像仪拍摄蒸发器表面得到表面温度分布图像。随着蒸发器进风温度由21℃升高到42℃,制冷量由2.37 k W增加到4.19 k W,而蒸发器损先增加后减小,并在进风温度为27℃与进风温度为42℃时达到最大值与最小值,分别为0.21 k W与0.16 k W。表征蒸发器表面温度分布均匀性的σ值随进风温度先由2.5增至19.5然后降至1.8,即蒸发器表面温度在进风温度为27℃时分布最不均匀,而在进风温度为42℃时分布最均匀。结果表明:较高的蒸发器进风温度能有效改善蒸发器换热性能,损及σ值可分别减小26.1%与91.0%。通过实验发现,适当提高压缩机转速能有效改善蒸发器表面温度分布的均匀性。     

水平管外R404A降膜蒸发传热的实验研究

搭建了降膜蒸发实验台,研究了水平单管外的降膜蒸发传热特性。测试管为外径19mm、有效实验长度为2500mm的光滑管和强化管。实验采用R404A作为管外降膜蒸发工质,与管内热水进行换热。布液采用喷嘴喷淋的方式,通过21个喷口当量直径为2mm的喷嘴完成。分别在变饱和温度(0、5、10、15℃)、变热流密度(从8到30kW/m2)和变喷淋量(从0.07到0.11kg/(m·s)时进行实验,研究了降膜蒸发换热性能相应的变化情况,得到R404A的管外降膜蒸发换热的一些规律,这对降膜蒸发器的设计及应用具有一定的参考作用。     

降膜式蒸发器管束间流量分配均匀性对其性能的影响

通过模拟计算讨论降膜式蒸发器在运行过程中,换热管束内外流体不均匀分布对换热器整体性能的影响。管外性能的模拟计算采用根据管束中换热管位置、沿换热管束长度方向上网格离散的三维网格格式,管内性能的计算采用三维CFD计算方式。计算和分析表明,换热流体在换热器中的分布均匀性对换热器内管外局部干斑出现的比例,以及整体性能有明显的影响。     

MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性研究

为了保证机械式蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression, MVR）系统的运行经济性和稳定性,对MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性进行研究。针对蒸发器换热系数在新投、工作和结垢工况下的变化,提出了蒸发器运行温阻特性线的概念,并将其与离心式蒸汽压缩机的温升特性线叠加,从而开展离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配分析。通过分析发现,离心式蒸汽压缩机的设计流量偏大或蒸发器的换热面积过小会导致匹配不足,易发生喘振,从而影响MVR系统的运行稳定性。而离心式蒸汽压缩机的设计流量偏小或蒸发器的换热面积过大会导致匹配过度,致使MVR系统的运行经济性差,甚至可能造成MVR系统无法建立热力自循环。结果表明,离心式蒸汽压缩机在MVR系统启动过程中会出现不稳定的喘振现象,可以通过系统参数的临时调节或采取辅助措施来避开不稳定区。设计时应保证离心式蒸汽压缩机的喘振裕度大于20%,蒸发器换热面积的设计裕度为30%;MVR系统运行时实际蒸发温度与设计温度的偏差应控制在±5 ℃以内。研究结果可为MVR系统的设计和调试提供参考。     

大焓差蒸发冷却器传热性能试验研究

为增大蒸发冷却过程中空气进、出口焓差,提高蒸发冷却装置换热效率,提出一种大焓差蒸发冷却水冷冷凝装置,由盘管与填料组成的蒸发冷却器,水槽与肋片盘管组成的水冷冷凝器两者串联而成。在此基础上搭建大焓差蒸发冷却器传热性能试验台,通过测试喷淋水密度与空气流量对盘管内热流体出口温度和喷淋水出口温度的影响,研究蒸发式冷凝器管外水膜的传热性能。结果表明,随着喷淋水密度或空气流量的增加,喷淋水出口温度上升,盘管内流体温度下降。此外,根据实验数据回归分析,拟合出直径为12.7mm的紫铜管管外水膜换热系数与喷淋水密度关系式为:a_w=302(r÷d_0)~(0.67)     

考虑双向流固耦合的换热器弹性管束流致振动特性三维数值模拟研究EI北大核心CSCD

为研究换热器管束的流致振动特性,开展了考虑双向流固耦合情况下的换热管束三维数值模拟研究。建立换热管及管内外流域的三维有限元模型,计算单、多跨换热管的固有频率,考虑到换热管与支撑板之间的有效支撑具有随机性,对支撑板失效情况下的四跨管固有频率及振型进行了计算。在此基础上,针对单、多管与管外流域进行双向流固耦合数值模拟分析。结果表明:计算得到的固有频率与理论值误差基本低于3%;同阶固有频率随着支撑失效个数增多而降低;单、多跨管的振动频率与之升、阻力频率一一对应;多跨管对称跨的振动位移曲线形状相似且幅值相近;管束间距越大,管子之间相互影响越小,振动位移曲线越易出现Strouhal振型。     

真空冷凝锅炉管束效应研究

试验对真空冷凝锅炉中的叉排水平换热管的管束效应进行了研究。为了解真空锅炉中冷却水流速、进出口温度、热通量、不凝性气体等参数对管束效应的影响规律,试验设置了不同的工况,得到换热管束中各单管的冷凝传热系数,结果呈现出一定的规律。分析试验结果得出,真空环境下的叉排管束冷凝换热规律与Nusselt模型相差较大,当热通量较大时,模型预测值偏低。不凝性气体含量的多少对换热效率的影响很大,当含量增加约100%时,冷凝传热系数降低约70%。叉排换热管束第5、6排处于换热薄弱地带,对其进行强化换热如在第5、6排管加装翅片或将其换成强化管等,以提高局部冷凝传热系数,从而提高管束整体的传热系数和锅炉的换热效率。     

不同参数下液体振动管密度计计量特性的研究分析

正液体振动管密度计影响校准结果的主要参数有温度、压力、流量特性、液体黏度等参数,下面将分别开展讨论。一、温度压力影响实验表明,被测介质温度发生变化时会引起密度计传感器、振动管弹性模量等发生变化,会导致整个系统振动率发生变化,进而使测量密度值产生误差。当流体温度增加时,振动管长度随着热胀冷缩效应增加,从而使振动频率下降,而流体温度增加时,密度值必然下降,振动频率增加。流体压力变化同样会引起振动系统频率发生变     

CO_2水平管外池沸腾换热的实验研究

对自然工质CO2在不同沸腾压力下的光管、机械加工表面强化管(Turbo-EHP)水平单管管外电加热池沸腾进行了实验研究。从核态沸腾的角度分析了光管、强化管管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律,通过对热流密度在10~50k W/m2、蒸发压力在2~4 MPa范围内的换热数据分析拟合得出光管时CO2在该范围下的换热关联式,拟合关联式的计算值和实验值的误差在±8.73%以内。新的拟合关联式的计算值与已有关联式的预测值的偏差在±15%之内。在热流密度范围内强化管的强化倍率在1.50~1.72之间。研究结果对进一步深入研究CO2池沸腾换热及蒸发器的设计具有指导意义。     

LiBr-CNT纳米流体物性及其喷淋换热性能研究

采用二步法制备溴化锂-碳纳米管(LiBr-CNT)纳米流体,并测试导热性、黏度等物性参数。设计组建了单管喷淋换热系统实验台,研究分析了喷淋密度、管间距以及CNT浓度等因素对纳米流体喷淋换热性能的影响。研究结果表明:管间距、喷淋密度、CNT浓度等因素对管外平均换热系数均有影响。在LiBr溶液中添加CNT纳米粒子,能显著地提高液体的导热、换热性能。该结果为纳米流体在喷淋换热领域的应用提供了重要的基础数据。     

空气横掠叉排降膜管束的压降特性

建立空气横掠叉排降膜管束的压降测试平台,实验研究工况参数(喷淋密度、入口风速)和结构参数(纵向节径比、横向节径比、管外径)对空气横掠叉排降膜管束的空气侧压降的影响。结果表明:喷淋密度对压降的影响较小,喷淋密度每增大0.02 kg/(m·s),单排管压降仅增大约15%;当入口风速大于3.2 m/s时,部分管束出现表面水膜被强风吹脱的现象,导致实验测量压降大幅增加;相较纵向节径比,横向节径比与管径对压降影响较大,其中横向节径比每减小0.3,平均单排管压降增大约30%。拟合平均单排管压降与喷淋密度、入口风速、纵向节径比、横向节径比及管外径的关系式,拟合误差≤20%。     

降膜式蒸发器用高效传热管换热性能试验研究

通过试验对降膜式蒸发器用高效传热管的换热性能进行研究,并将其与之相对应的池沸腾换热性能进行比较.由比较数据可知:样管池沸腾换热性能均随热流密度的增大而增强,降膜蒸发性能在一定热流密度下随喷淋流量的增大而增强;在恒定热流密度和恒定喷淋流量下,光管降膜燕发性能低于池沸腾性能,强化管降膜蒸发性能高于池沸腾性能;池沸腾性能高的强化管降膜蒸发性能也强.     

R1233zd(E)与R123的管内外换热性能的对比研究

对R1233zd(E)和R123的换热性能进行对比研究。管束测试台用于测试管外制冷剂侧换热系数,套管式换热台用来测试管内水侧换热系数。试验中蒸发管选用B5管,蒸发试验的饱和温度为6.7℃;冷凝管选用Gewa C+LW管,冷凝试验的饱和温度为36.7℃。管内侧换热系数采用Wilson Plot方法分离,管外侧换热系数通过总换热系数和分离出的管内换热系数求得。试验结果表明,应用在上述2种管型上时,R1233zd(E)的换热系数在测试的热流密度范围内均稍高于R123。认为R1233zd(E)是一种能够满足环境要求的、具有很好的换热性能的R123的替代物。     

5mm强化管蒸发器中齿高对性能的影响及齿高优化

本文对齿高的变化对5mm内螺纹强化管蒸发器性能的影响进行了研究,结果表明齿高的增加总是增加蒸发器的总换热系数和降低换热器的平均换热温差。利用已有的换热和压降关联式,设计了齿高对系统性能影响的仿真算法,在蒸发器换热性能最优的条件下,定量得出5turn内螺纹强化管齿高设计的推荐值为0．09mm。     

3200制氧机冷凝蒸发器工况恶化原因分析

我厂1号3200标米~3/吋制氧机连续运行340天后,冷凝蒸发器工况明显恶化,冷凝蒸发器换热温差由1.8℃逐渐增加到6℃之多,液氧蒸发量减少,氮液化量锐减,造成下塔和上塔液氮回流不足,破坏了塔内的热量平衡。氧气和氮气产量、纯度均大幅度下降,氧产量2300标米~3/时、纯度74～92%之     

燃料气换热器管束鼓包开裂分析

某燃料气换热器在运行过程中发现其换热管束出现多处鼓包开裂现象,为查明鼓包开裂原因,对换热管束进行了宏观和微观检验、化学成分分析、金相检验和扫描电镜分析。结果表明:换热管内存在压力波动、换热管壁厚不均匀、壳程介质H2S含量较高以及换热管材料中存在,夹杂物都是导致其鼓包开裂的原因;换热管壁厚较薄处容易形成应力集中,使该处硫化氢腐蚀严重,壁厚进一步减薄,当壁厚减薄达到一定值时,在管内压力波动作用下形成鼓包,随着腐蚀的加剧和压力波动的继续作用,最终导致换热管于鼓包处产生裂纹,进而发生泄漏。