大型相变热交换器壳程蒸汽流动数值模拟

在大型相变热交换器壳程添加纵向导流板结构,采用Fluent软件对壳程蒸汽流动进行数值模拟计算,分析研究纵向导流板尺寸对热交换器壳程流场分布、阻力性能、传热性能及综合性能的影响规律。数值模拟结果表明,因纵向导流板使蒸汽纵向冲刷管束,充分利用整个管束区进行热交换,故热交换器壳程蒸汽流场分布及换热效果较无导流板更好。采用纵向导流板结构可显著降低热交换器壳程压降、明显提高热交换器传热系数,使热交换器的综合性能得到有效提高。     

新型螺旋折流板热交换器壳程传热性能数值模拟

通过Fluent数值模拟,比较了2种螺旋折流板热交换器的传热和流动性能,着重对比了不同流速下,新型螺旋折流板热交换器和传统螺旋折流板热交换器的性能参数及特征。结果发现,新型螺旋折流板热交换器的传热性能优于传统的螺旋折流板热交换器,在模拟范围内,随着流速的增加,传热优势最高可达10％,表现出较好的传热效果,但同时压降增大,需要引起注意。     

扭曲管双壳程换热器的研究及性能分析

介绍了扭曲管换热器的特殊结构以及与普通换热器的区别,得出了扭曲管换热器相比于普通换热器的优点;深入分析了扭曲管换热器的综合性能,并对影响其综合性能的各种因素进行了讨论,重点讨论了扭曲管换热器管内及管外的压降和传热系数;对扭曲管换热器的进一步研究进行了展望。     

扭曲管双壳程换热器研究及制造通过技术鉴定

由中国石化工程建设有限公司、华东理工大学、中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司和抚顺化工机械设备制造有限公司共同完成的扭曲管双壳程换热器研究及制造近日通过了中国石油化工股份有限公司科技开发部组织的技术鉴定,认为整体技术居国内领先水平。     

扭曲管双壳程换热器研究及制造通过技术鉴定

由中国石化工程建设有限公司、华东理工大学、中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司、抚顺化工机械设备制造有限公司共同完成的扭曲管双壳程换热器研究及制造,近日通过了中国石油化工股份有限公司科技开发部组织的技术鉴定,认为整体技术达到国内领先水平。     

板壳式热交换器入口管箱流体分布数值模拟及结构优化

对某板束入口管箱采用天圆地方结构的板壳式热交换器板束入口管箱流体分布情况进行数值模拟,发现流体在天圆地方结构中流动时出现较大旋涡。为改善其流动状态,提出在天圆地方结构中增加导流板和增大进口接管尺寸2种优化方法,并对优化改进后的天圆地方结构进行数值模拟。模拟计算结果表明,在天圆地方结构内部增加导流板或增大进口接管尺寸,都能较好地改善流体在天圆地方结构中的流动状态,减小旋涡尺寸,降低压力损失。     

斜针翅管套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-柴油换热为对象,对直针翅管和斜针翅管套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。采用Fluent软件模拟了柴油在直针翅管和斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,在相同流动条件下,直针翅管与光管套管换热器的总传热系数K的比值模拟值与实验值吻合较好。同时分析了斜针翅管纵向流流动特性,压降低于直针翅管换热器,强化传热为光管的1.5～2倍,并设计应用于炼油换热器中。     

常用双壳程热交换器纵向隔板密封结构

本文主要介绍了双壳程热交换器纵向隔板密封常用结构,并结合每种密封结构特点及热交换器使用工况给出使用准则。     

换热器壳程三维数值模拟及场协同分析

为了分析换热器整体场协同关系,利用多孔介质分布阻力模型和换热器核心模型,采用三维数值计算的方法研究管壳式换热器的流动与传热,分析了换热器壳程场协同和传热效率的关系,以及壳程纵向流动和横向流动的场协同角随流速的变化规律,为优化换热器设计提供了理论基础。     

壳程结构对换热器性能影响的数值研究

在简化模型的基础上运用CFD数值模拟方法,对比研究了螺旋折流板和弓形折流板壳程结构和流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响。结果表明,2种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随流量的增加而增大,而螺旋折流板结构的α/Δp参数明显大于弓形折流板,体现了螺旋折流板结构的优越性。这种特点对于现有生产工艺的增容改造具有重要意义,可以在不额外增加动力设备的前提下有效满足生产需要,节省能源消耗。     

管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析

多数管壳式换热器基于传统的经验设计方法,换热器质量大且能耗高。鉴于此,采用Fluent仿真模拟的方法,研究了换热管类型、折流板间距、折流板切率变化与换热器对流传热系数的关系,并用HTFS工程软件进行了模型验证。研究结果表明,采用特型管(如波节管和波纹管等)代替光管,可以增强管内流体扰动,提高湍流程度,增大管程对流传热系数,但同时也增大了压降;折流板间距越大,壳程对流传热系数越小,压降也越小,当折流板间距为330 mm时,换热器最高效,此时换热器在较小的压降下可以获得较大的对流传热系数;折流板切率越大,压降越小,当管束错流流速与折流窗口流速相等时,壳程对流传热系数最大,折流板切率35%为最优值,换热器效率最高。最后提出了管壳式换热器优化设计方法,将优化设计的换热器用于某化肥厂氮氢气压缩机级间冷却,同等热负荷条件下换热面积减小了21.37%。研究结果为换热器的结构参数优化提供了依据。     

管壳式换热器的设计原则

阐述了管壳式换热器的分类和基本设计原则,并用HTFS-TASC计算软件通过实例计算说明管壳式换热器设计过程中应注意的问题,如:管壳程流体流径、流体流速、流体许用压力降、换热终温等的选用要点,从而设计出合理经济的换热器。     

杆式防冲结构对管壳式热交换器性能的影响

传统防冲结构——防冲板因其结构简单、适用性强等优点应用非常广泛,但是防冲板的引入也带来了热交换器壳程压降增高以及热交换器综合性能系数降低等问题,通过对防冲结构进行改进以提高热交换器综合性能,减少其能耗损失具有重要意义。采用美国HEI设计中提到的防冲杆作为防冲结构,通过建立相应的物理模型,分别对加装防冲板和防冲杆作为防冲结构的管壳式热交换器进行数值模拟,比较2种不同防冲结构对壳程流场的影响。研究结果表明,在所研究的进口流速范围内,管壳式热交换器防冲杆结构相比于防冲板结构,壳程平均传热系数仅降低0.9%,壳程压降平均降低20.48%,综合性能系数提升23.35%。     

折流杆换热器数值模拟及性能分析

在PHOENICS-3．5．1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束。用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,采用数值模拟的方式求出了折流杆换热器壳程压降和传热系数。与实验结果比较表明,壳侧压降的绝对偏差在59／6以内,传热系数的绝对偏差在8％以内,能够满足工程设计要求。在此基础上,分析了折流栅的有效流通面积和间距对折流杆换热器综合性能的影响,并将这2个参数引入到准数方程式中,得到了折流杆换热器的准数方程式,为获得折流杆换热器的整体性能提供了一种低成本的研究方法。     

《双壳程系列换热器工程图》的应用

介绍了双壳程换热器的结构特点,并根据石油、化工的发展和双壳程换热器的应用情况开发了 《双壳程系列换热器工程图》,为提高设计效率和炼油厂换热效率及节能降耗发挥了极大的作用。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。     

防短路螺旋折流板管壳式换热器

虽然螺旋折流板管壳式换热器因其低压降、无滞留区、防结垢等性能在冷换工艺流程中得到广泛应用,但在较大直径换热器运行中出现换热效率低于计算结果的现象,其原因是两块相接折流板,由于简单对接而出现三角区短路现象,此短路分流了主螺旋流道介质流量,减少介质流速,影响雷诺数,所以严重削弱了壳程膜传热效率。文章介绍了一种改进型防短路螺旋折流板管壳式换热器,改进后的结构阻断了短路,使全部介质经理想的螺旋通道以达到良好的换热效果。另外由于其局部重叠的支撑结构很好地解决了管束中激振破坏管子的问题。     

管壳式热交换器计算机辅助设计研究进展

管壳式热交换器具有一些其他热交换器无法比拟的优点,在过程工业中处于主导地位。随着计算机技术发展,计算机辅助设计逐渐取代了以往繁杂的人工设计计算。综述了近年来管壳式热交换器计算机辅助设计的研究进展,从国内、国外两方面介绍了最新的计算机辅助设计软件,并简要分析了管壳式热交换器计算机辅助设计发展中存在的一些问题。     

管束排列及管间距对换热器传热性能的影响

通过改变圆形翅片管换热器管束排列及管间距的传热性能实验,得到雷诺数(Re)、纵向管间距(S_l)及管束排列方式对圆形翅片管换热器传热性能的影响,再利用数值模拟方法分析这3个因素影响的原因。结果表明,圆形翅片管换热器的努赛尔数(Nu)及阻力系数(f)均随Re的增加而增加,且增加趋势逐渐下降。增大S_l可提高顺排圆形翅片管换热器的传热性能,但是提高幅度随S_l的增加而减小,在S_l为110 mm时换热效果最好;增大S_l反而会降低叉排圆形翅片管换热器的传热性能,其换热效果在S_l为66 mm时最好。相对于顺排方式,叉排圆形翅片管换热器的换热效果更好。速度场与温度场间的协同角度大小、回流区面积及尾流涡尺度大小与换热器传热性能的提高有关,可以从这3个方面进行分析,以寻找改善换热器结构的途径。