扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅰ)——油- 水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水,管程为高粘度油品的操作情 况下对扰流子折流杆换热 器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究,并对实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得到的结果进行了对比,并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明,在雷诺数为１０２ ～１０３（ 通常高粘度流体在管内的流动状态为层流） ,随着雷诺数的增加,管程加入扰流子后在大部分区域阻力增加的百分率几乎维持恒定值,而管程对流传热系数和换热器的总传热系数增加的幅度却明显提高。说明当管程为高粘度流体时,在管内加入较长的扰流子来强化传热效果较好     

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅱ)——低粘度流体中试研究

在低粘度流体下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究。实验以水作为传热介质,热水走壳程,冷水走管程。实验时壳程流体流动状态基本恒定,而管程流体发生变化。通过实验数据的分析关联,得到了加入扰流子后管程对流传热系数的近似计算模型。结果表明,当雷诺数的范围为１０４ ～５ ×１０４ 时,管程对流传热系数增加的幅度高于阻力增加的幅度,管程对流传热系数和换热器总传热系数分别提高５０ ％ 和１０ ％ 以上。说明对水这样的低粘度流体,在传热湍流区（ 即雷诺数大于１０４ 的范围） ,可以采用较大节距的扰流子来强化传热,以取得较佳的综合效果。     

螺旋折流板换热器的开发与研究（I）：高粘度流体下的中试研究

在高粘度流体下对新型的螺旋折流板换热器和普通的垂直折流板换热器进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流换热器壳程对流传热系数的近似计算模型。实验结果表明,对高粘度油品,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板的为普通折流板的１．５倍,显示螺旋折流板换热器不仅适用于低粘度流体,也可用于高粘度流体,具有广阔的开发应用前景。     

螺旋折流板换热器的开发与研究(Ⅰ)——高粘度流体下的中试研究

在高粘度流体下对新型的螺旋折流板换热器和普通的垂直折流板换热器进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近似计算模型。实验结果表明,对高粘度油品,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板约为普通折流板的１．５倍,显示螺旋折流板换热器不仅适用于低粘度流体,也可用于高粘度流体,具有广阔的开发应用前景。     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力,提高其综合性能,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰汉子。以水为实验介质,在雷诺数小于４０００年范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明,不论整段还是分段扰流子,随成流子长度的增加,其阻力和传热系数均增加;在相同长度下,不论整段还是分段扰流子,随着汉量的增加,其阻力和传热系数均增加;在实验范围,当扰流子长度相同时,分段扰流子     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力 ,提高其综合性能 ,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰流子。以水为实验介质 ,在雷诺数小于 40 0 0的范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着扰流子长度的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在相同长度下 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着流量的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在实验范围 ,当扰流子长度相同时 ,分段扰流子和整段扰流子相比 ,其传热系数K的降幅在 1 .7%～ 3 .7%之间 ,而阻力的降幅在 1 2 %～ 2 9%之间 ,显然分段扰流子阻力的降幅远高于传热系数的降幅 ,说明分段扰流子优于整段扰流子的综合性能。     

螺旋折流板换热器的开发与研究（II）：低粘度流体的中试研究

以新型的螺旋折流板换热器同普通的垂直折流板换热器,在水系统下进行了对比实验研究,产对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近拟模型,实验结果表明,对水这样的低粘度流体,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板的为普通折流板的２．４倍,显示螺旋折流板换热器是一种晚加合理的新型换热设备,其优良的结构特点决定了其优良的传热性能,具有广阔的开发应用前景。     

螺旋折流板换热器的开发与研究(Ⅱ)——低粘度流体的中试研究

以新型的螺旋折流板换热器同普通的垂直折流板换热器,在水系统下进行了对比实验研究,并对实验数据进行了关联,得到了螺旋折流板换热器壳程对流传热系数的近似模型。实验结果表明,对水这样的低粘度流体,相同流量下单位压降的壳程对流传热系数,螺旋折流板约为普通折流板的２．４倍,显示螺旋折流板换热器是一种结构更加合理的新型换热设备,其优良的结构特点决定了其优良的传热性能,具有广阔的开发应用前景。     

扰流子扰动效应的研究--扰流子长度对传热性能及阻力的影响

为了探索扰流子扰动效应规律,寻求适宜的扰流子长度,在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内,以柴油和水为工质进行模拟工业实验,分别得出扰流子长度为０．０,１．０,２．０,３．０,４．０,５．０,６．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ的关联式。通过对各种长度扰流子传热及阻力性能的比较,对扰流子的扰动效应进行了评价。提出了“分段式”扰流子构想。工业实验的结果证实了上述关联式的可靠性和实际应用价值。     

扰流子长度对强化管内液体传热性能的研究

为了寻求强化过渡流下液体传热的适宜扰流子长度，在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内，对粘度为１．２３ｍＰａ．ｓ的柴油进行了模拟工业实验，分别得出扰流子长度为０，１．０，１７．５，３．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ关联式，并对各种长度扰流子强化传热性能进行了评价。与工业应用现场标定结果对比证实了上述关联式的可靠性，说明选择适宜的扰流子长度，可获较大的管内对流传热系数而耗能较少。     

折流杆换热器热力及水力计算

本文介绍了折流杆换热器的特点,并对折流杆换热器的热力、水力计算进行了总结。为折流杆换热器的工程设计提供方便。     

折流杆换热器的工程优化设计

利用折流杆换热器的传热性能和流动特性，从设备技术经济学角度和工程实际出发，提出以寿命周期费用为目标函数，在给定热负荷及折流杆换热器多约束条件下，寻求折流杆换热器的工程优化设计。     

间隙漏流对换垫器壳侧流场的影响研究

考虑管壳式换热器壳侧筒体与折流板以及折流板与管子之间的间隙漏流,通过优化网格生成方法,对所建立的三维实体模型进行网格划分,用CFD软件FLUENT进行数值模拟,研究壳侧流体的流动与传热特性.经与实验对比,模拟结果与实验结果符合良好,两者压降的最大误差仅为10.4%,表明笔者所建立的模型具有较高的可靠性与准确性.笔者的建模方法及所得结果为评价现有管壳式换热器的性能提供了一定的参考价值.     

螺旋与弓形折流板换热器性能对比及螺旋角优化

对螺旋角为12、18、30、40°的螺旋折流板换热器进行传热和压降性能测试。应用英国传热协会的Tasc3软件对弓形折流板换热器的运行情况进行了模拟,得到了相应结构下的总传热系数和压降值。通过数据的计算整理,在相同流量下,进行了不同螺旋角的螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器在单位压力降下总传热系数的对比,同时对12、18、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程膜传热系数及压降进行对比研究,优化螺旋角。实验结果表明,实验用12、18、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器的总传热系数要比相应结构下的弓形折流板换热器高59.48%以上,研究表明,实验条件下,18°螺旋角的螺旋折流板换热器的综合传热性能要优于12、30、40°螺旋角的螺旋折流板换热器。     

水平矩形通道内开孔折流板强化换热的实验研究

Re数在500～15000范围内，对矩形通道内交错布置多个开孔折流板的强化换热特性进行了实验研究，分析了开孔密度对通道强化换热的影响，并与设置不开孔折流板通道的实验结果进行了对比分析．实验结果表明：开孔折流板具有较好的强化换热效果，随着雷诺数Re的增加，换热效果逐步增强；同未开孔折流板相比，开孔密度为2．51％的折流板的强化换热效果最好，在测试的Re数范围内，其平均Nu可以增加59％，最大可以提高到2倍．最后，在实验数据基础上，关联得出了一个换热准则关联式，可以用作开发新型换热器的设计计算依据．     

空气斜向冲刷圆管束时的传热与流阻性能研究

对空气斜向冲刷圆管束时的管外传热与流阻性能进行了实验研究，给出了实验条件下的传热与流阻关联式，并对不同冲刷角下传热与流阻性能作了综合评价，结果可作为斜向掠圆管束和螺旋折流板换热器设计的参考依据。     

新型锥形孔折流板管壳式换热器数值模拟研究

针对传统弓形折流板管壳式换热器存在换热死区以及横向管束振动大等问题,提出一种新型锥形孔折流板管壳式换热器,建立锥形孔折流板换热器物理模型,应用Fluent对其进行数值模拟,研究换热器壳侧流体不同流速对换热器流场与温度场的影响.并将其结果与传统弓形折流板换热器进行比较,结果表明:锥形孔折流板换热器壳侧流体对管道横向冲刷作...     

纵流壳程换热器数值模拟的应用研究

提出采用数值模拟的方法研究纵流壳程换热器,以克服实验研究方式的不足,利用相似理论,确定换热器的数值模拟模型,分析了各结构参数变化对其传热和流动性能的影响,结果表明,单排管间布杆、减小折流栅间距、增大管束长径比均有利于传热,但同时也增大了流劝阻;和并利用最小二乘法,进一步回归出纵流壳程换热器层流下的传热和流动阻力的关联式,显示出采用数值模拟方式对换热器研究和开发和显著优点。     

折流板几何结构对换热器性能影响的数值模拟

应用标准k-ε湍流方程模型,使用压力修正的SIMPLE算法进行求解,对弓形折流板不同几何结构下换热器壳程的流动和换热性能进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析.结果表明:换热器入口速度的增加会使折流板之间的高温区域减少、流动死区面积减少、换热器的有效换热面积增大;随着折流板间距减小,换热器的换热量随之增大,但是换热器的压降却明显增加,折流板换热器压降均随空气入口速度的增加呈递增趋势且会影响综合换热性能;折流板高度的增加对换热量有明显增大的作用,但是折流板增高会使壳程压降升高,从而造成了换热性能指标的下降.     

波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响

为了进一步提高管翅式换热器在气体侧的传热性能,在矩形扰流元件对管翅式换热器强化传热以及压降影响的基础上,对特殊的波浪形扰流元件案例进行了数值分析。对比分析了1 000～1 400雷诺数范围内,矩形、上波浪形和下波浪形扰流元件以及无扰流元件案例对气体侧的传热特性以及压降的影响。结果表明:管翅式换热器的传热性能受扰流元件形状的影响较大,且在相同雷诺数下,采用下波浪形扰流元件可以显著增强气体侧的传热性能,同时又使得气体在流动过程中具有相对适中的压降。