螺旋折流板管壳式换热器壳程传热性能及压降的研究

本文对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的阻力的对比,同时通过实验方法对25°、40°螺旋角的螺旋折流板和弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程阻力的研究,得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,螺旋折流板换热器的壳程阻力比弓形折流板换热器的壳程阻力小。     

管壳式换热器壳侧强化传热与管束支撑方式的研究进展

从管壳式换热器壳侧管束支撑方式和强化传热的角度,综述了从弓形折流板换热器、折流杆式换热器到螺旋折流板式换热器的研究进展,特别介绍了一种适合正三角形布管的三分螺旋折流板换热器的新型结构,并指出非连续折流板螺旋换热器中相邻折流板形成的三角区的泄漏是方向指向上游的有益流动,而目前常用的螺旋折流板轴向搭接方案则开启了一条指向下游的旁通捷径,将影响绕行主流正常流动和传热。     

三分螺旋折流板换热器壳侧传热特性试验

对倾斜角为20°、24°、28°、32°单头和32°双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和作为对照的弓形折流板换热器的水-水传热和压降性能进行了测试;得到了总体传热系数K、壳侧换热系数ho、壳侧压降Δpo等参数和ho/Δpo综合性能指标随壳侧流量的变化曲线。试验结果表明倾斜角20°方案的性能指标均好于其他方案,且其壳侧换热系数和单位压降的壳侧换热系数综合性能指标比弓形折流板换热器方案平均分别高出25%和100%以上。     

管壳式换热器壳程强化传热技术研究

介绍了管壳式换热器壳程强化传热方面所展开的研究工作及取得的成果，指出了强化传热技术的研究方向。     

大型管壳式换热器数值模拟分析

以某硫酸厂大型管壳式乙二醇换热器为分析对象,采用CFD软件FLUENT对其整体结构进行数值模拟,得出了换热器整体流场和温度场特性,分析了关键区域折流板和特征换热管的温度分布,并与实际测量值作出对比。研究结果可为换热器的设计方法和换热器的故障分析手段提供参考。     

折流板换热器壳程流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点,提出了壳程流场的改进方案,通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度上还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

不同折流板换热器的传热与流阻性能对比

以柴油(水)为工质,在流量范围为4m^3／h≤W0≤19m^3／h内,用两种不同壳体结构的折流板换热器进行对比试验。研究得到了两种换热器的壳侧传热膜系数和流动阻力随流量变化的关系曲线。研究结果表明：在该试验条件下,螺旋折流板换热器的壳侧传热膜系数比弓型折流板换热器高33％-136％,具有较好的强化传热效果,而壳侧流动阻力则比弓型折流板换热器低15％-35％。螺旋折流板换热器具有较好的传热与流阻特性,用于石油、化工等领域具有广阔的前景。     

板壳式换热器传热与流动特性研究

对圆形板片板壳式换热器内的传热流动特性进行了数值模拟及实验研究。采用SOLIDWORKS软件对单个流道进行了无简化、全尺度的实体建模,采用ICEM软件进行了网格划分,采用FLUENT软件进行求解,并通过中试规模的水—水传热实验来验证模拟结果。实验样机采用与数值模拟几何结构完全相同的板片,板片数目122片。通过对比发现,在雷诺数Re为200-7 000的范围内,数值模拟结果与实验结果误差在15%以内。模拟结果可以作为该类产品工业应用中设计选型及优化的依据。     

折流杆换热器中折流杆形状对流动和传热特性的影响

采用数值计算方法,以水为流动介质研究了不同类型的折流杆式换热器,并分析了其流动与传热特性.在Re为3000～21000时,方杆的换热效果明显优于圆杆,最多高出圆杆40%～50%,但其阻力最多却增加了3倍.采用h/△P作为综合性能评价参数,结果表明折流杆的形状为固杆时综合换热效果最好.     

蓄热式管壳换热器传热特性研究

针对热电联产机组供热期发电负荷受供热量限制,机组调峰能力下降、电力系统弃风弃光现象严重的问题,设计了一种新型蓄热式管壳换热器.利用相变材料蓄/放热过程中温度接近恒定、释放潜热量大等优点,选取石蜡为相交材料,换热器相交区作为换热单元,采用控制变量法,针对传热流体流速、相变材料导热系数及相变层厚度等关键因素,对换热单元的蓄...     

连续型螺旋折流板换热器结构及性能研究

连续型螺旋折流板换热器一直受限于加工工艺而未能得到广泛应用,本文提出采用加装中芯管的方法,实现了连续型折流板的加工,并给出了连续型折流板螺旋升角和螺旋包络面的计算方法。利用Fluent软件,与现今应用较广泛的1／4椭圆形折流板换热器的流动和换热特性进行模拟比较。结果表明,连续型折流板换热器换热能力提高了近一倍,综合性能系数也提高了近30％,虽然1／4椭圆折流板压力降较小,但其折流板的漏流,也严重降低了传热能力。为在工程中推广应用连续型螺旋折流板换热器,本文提供了理论依据和技术支撑。     

多管型套管式换热器传热与流阻性能试验研究

多管型套管式换热器是在大尺寸外管的内部布置多根内管所构成的换热设备 ,与单根内管的套管式换热器相比 ,流量大幅增加 ,选用螺纹内管和管间折流板可以强化传热。对于多管型套管式换热器的传热性能试验 ,采用修正威尔逊法进行试验计算 ,得出了两种多管型套管式换热器的传热与流动阻力性能试验结果。     

波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。     

不同螺旋角螺旋折流板换热器传热性能对比实验

对螺旋角为8°、12°、18°、30°、40°的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和压力降测试,得到了相应结构下的总传热系数和压力降。然后通过对试验数据的整理分析,并进行曲线回归,得到了不同螺旋角的螺旋折流板换热器换热系数和压降经验计算公式。研究表明,实验条件下,30°螺旋角的螺旋折流板换热器的单位压降传热系数要优于8°、12°、18°、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的传热系数。     

百叶窗翅片的传热和阻力性能试验研究

风洞试验台上对8种不同结构参数的百叶窗翅片进行传热和流动阻力的性能试验。分析比较了翅片长度、翅片间距、翅片高度对其传热和阻力性能的影响，其中翅片长度和翅片间距对无量纲传热j因子和摩擦阻力f因子影响较大，翅片高度影响较小。同时采用3√j/f因子综合评价了8种翅片的强化传热效果。结果表明，翅片长度对强化传热影响最为显著。     

新型油冷器壳程流动与强化传热数值模拟

为了对机械设备用油进行降温,保障机械设备正常工作。本文对油冷却器的结构进行了优化,根据工质油粘度大、Pr数大的特点,选择多叶孔板结构实现壳程的传热强化。采用商用软件FLUENT对三叶孔板、四叶孔板以及五叶孔板换热器进行数值模拟,得到了油冷器的壳程传热与阻力性能曲线。结果表明:多叶孔支撑板对高粘度流体油的传热有强化作用。三叶孔、四叶孔与五叶孔支撑板之间进行比较,在流体流速较低时,采用正四边形布管的四叶孔与五叶孔支撑板综合性能更好一些,但在其他大部分工况下,三叶孔板换热器的传热强化综合性能更优,其无量纲传热强化综合指标PEC比四叶孔与五叶孔分别提高37%~62%和39%~63%。     

三角形阻流件几何参数对传热系数影响的数值研究

对设置三角形阻流件的水平矩形通道内的换热问题进行了二维数值模拟,在Re=1500～35000范围内,研究了阻流件顶角大小和高度对恒热流加热壁面的水平通道内的对流传热系数的影响状况.结果表明:当Re≤8000时,阻流件顶角的变化对Nu数影响不明显;当Re＞8000后,随着顶角α的增加,Nu数先上升后下降;当顶角在30°时,换热效果最好.阻流件高度对Nu数的影响很大,在相同的顶角下,高度越高,Nu数越大.     

套管换热器对流换热的数值模拟研究

本文建立了一种复杂的数学模型用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性。数学模型包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中,计算传热学模型中的湍流扩散系数是利用温度方差t2和温度方差耗散率εt来求解,而不是利用通常采用的Pr数假设值或实验测定值来求解。为验证新建立模型预测结果的准确性,本文将数值模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,结果吻合较好。     

水-油连续螺旋折流板换热器热力性能研究

利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方法,针对连续螺旋折流板换热器建立物理模型和数学模型,在管侧介质为水和壳侧介质为原油条件下,研究不同原油流量及螺旋角对螺旋折流板换热器内部流场、换热性能及阻力性能的影响,并拟合了水油换热时螺旋折流板换热器的Nu、f与Re的关联式。结果表明：22°螺旋角的螺旋折流板换热器与其它较小螺旋角换热器对比,壳侧压降和换热系数逐渐减小,综合换热性能最佳。通过对壳侧原油为层流状态下的阻力系数和对流换热系数关系式进行拟合,更好地指导水-油连续螺旋折流板换热器的热力设计。