折流杆冷凝器壳侧混合蒸汽冷凝传热研究

折流杆冷凝器是一种新型的管壳式换热器.本文针对折流杆冷凝器的结构特点,提出了折流杆冷凝器壳侧混合蒸气冷凝传热的计算方法,并通过实验加以验证.实验用折流杆冷凝器有两台:一是圆型结构,含折流圈9个、换热管37根,管尺寸φ19×2mm; 另一是矩形结构,含折流圈10个、换热管14根,管尺寸φ25×2.5mm,壳体前侧板设有五块直径为100mm的视镜,以观察冷凝流型.实验用工作介质为乙醇-水、溶剂汽油和溶剂汽油-氮气.在重力控制区和过渡区,实验所得传热系数值与理论计算值的偏差均小于32%.     

折流杆冷凝器壳侧冷凝压降的计算

<正>折流杆冷凝器的突出优点是流动阻力小,因而受到越来越多的重视.思勤等论述了折流杆冷凝器的结构特点及冷凝传热的计算方法,本文进一步探讨冷凝压降的计算.     

螺旋折流板冷凝器壳程传热性能研究

对螺旋角为25°、30°、40°的螺旋折流板冷凝器壳程传热性能和压降性能进行试验测试。通过对数据计算整理,在相同流量下,对螺旋折流板不开槽、开槽两种类型冷凝器的壳程传热系数及压降进行对比研究,优化螺旋角。研究表明,试验条件下,40°螺旋角的螺旋折流板冷凝器的综合传热性能要优于25°、30°螺旋角的螺旋折流板冷凝器;40°螺旋角且有泄流槽的螺旋折流板冷凝器传热综合性能又优于不开槽的螺旋折流板冷凝器。     

螺旋槽管折流杆冷凝器的传热强化

本文提出了卧式折流杆螺旋槽管冷凝器的理论和实验研究。通过表面张力控制冷凝模型,导出壳程传热系数计算方程式,同时也建立了壳侧二相流压降计算模型。理论研究,实验和工业试验结果表明:折流杆冷凝器和传统的折流板冷凝器相比,其传热系数提高了0.65～1倍,壳程压降减少了3/4。     

螺旋折流板冷凝器壳程传热性能的实验研究

对螺旋角为25、30、40°的螺旋折流板冷凝器壳程传热性能和压降性能进行实验测试,40°螺旋角的螺旋折流板冷凝器的综合传热性能要优于25、30°螺旋折流板冷凝器的,40°有泄流槽螺旋折流板冷凝器的传热综合性能又优于不开槽螺旋折流板冷凝器的。     

折流杆换热器壳程湍流和传热的数值模拟

折流杆换热器壳程结构复杂,用理论方法难以获得壳程流体流动和强化传热机理.为了分析折流杆在换热器壳程中作用,采用数值方法研究了壳程流体的流动和换热状况.首先对壳程结构进行适当简化,提出了换热器壳程的"单元流道"模型用于研究纵流式换热器壳程流场和温度场的实际细观信息.针对三维几何模型和数学模型,数值模拟采用标准k-ε两方程湍流模型,用SIMPLE算法求解速度和压力的耦合关系,流道的固体边界采用壁面函数法,在不同进口流量下对单元流道进行模拟.结果表明,纵横交错布置的折流杆在单元流道中不断分割和剪切流道内流体,其扰流作用促进了流体湍流,减薄了液体边界层,减小了对流换热热阻,因而有效地提高了流体的对流换热强度.数值分析结果可为折流杆换热器的结构优化和性能提高提供理论依据.     

螺旋扁管折流杆换热器壳侧性能多目标优化研究

基于遗传聚集响应面模型和多目标遗传算法,研究了以螺旋扁管为换热管的折流杆换热器结构参数、入口速度对壳侧流动和换热性能的影响,并对螺旋扁管折流杆换热器的性能进行了优化分析。结果表明：传热系数随螺距的增大先减小9.38%,后维持不变;在低入口速度条件下,随长短轴之比的增大而增大,在高入口速度条件下,存在先减小后增大的趋势。压降随螺距的增大基本不变;随长短轴之比的增大减小了36.67%。由敏感性分析可知传热系数和压降对入口速度的变化最敏感,截面椭圆长短轴之比次之,对螺距最不敏感。优化后的螺旋扁管折流杆换热器结构比原结构单位压降下的传热系数平均提高了26.42%。     

螺旋扁管折流杆换热器壳侧性能多目标优化研究

基于遗传聚集响应面模型和多目标遗传算法,研究了以螺旋扁管为换热管的折流杆换热器结构参数、入口速度对壳侧流动和换热性能的影响,并对螺旋扁管折流杆换热器的性能进行了优化分析。结果表明:传热系数随螺距的增大先减小9.38%,后维持不变;在低入口速度条件下,随长短轴之比的增大而增大,在高入口速度条件下,存在先减小后增大的趋势。压降随螺距的增大基本不变;随长短轴之比的增大减小了36.67%。由敏感性分析可知传热系数和压降对入口速度的变化最敏感,截面椭圆长短轴之比次之,对螺距最不敏感。优化后的螺旋扁管折流杆换热器结构比原结构单位压降下的传热系数平均提高了26.42%。     

周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧传热性能

探析了周向重叠三分螺旋折流板换热器高效强化传热性能的主要机理,周向重叠三分螺旋折流板换热器除了具备螺旋折流板换热器的一般特点外,还同时具有适合正三角形布管方案和防相邻折流板之间短路的功能;指出周向重叠方案相邻折流板连接处三角区内的一排管束可以有效抑制因上下游通道的压差引起的逆向泄漏;介绍了倾斜角为20°、24°、28°和32°的单头螺旋、32°双头螺旋周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的试验结果,表明试验范围内的最佳方案是倾斜角20°方案,其平均壳侧传热系数、压降和综合指标(h_o/Δp_o)与弓形折流板换热器的数值之比分别为1.122、0.566和2.035。     

交错螺旋折流板管壳式换热器壳侧传热与阻力性能

对交错搭接螺旋折流板换热器壳侧的流动与传热性能进行了实验研究,着重研究了内插假管及不同螺旋角度对壳程传热和阻力的影响,并与传统弓形折流板换热器进行了对比.结果表明,假管的存在反而使传热综合性能下降,同时,在相同的壳侧流量下,螺旋折流板换热器的壳程阻力和壳侧传热系数均随螺旋角的增大而减少,且小于同样条件下弓形折流板换热器的相应值.与弓形折流板换热器相比,螺旋折流板换热器的特点是单位压降下的壳侧传热系数高.     

折流杆换热器壳程结构的设计

在参照ＧＢ１５１－８９《钢制管壳式换热器》的基础上,对折流杆换热器壳程结构中的折流圈结构、折流圈间距、拉杆的直径和数量、防短路结构、导流筒结构、对壳程结构等进行了设计。     

杆栅支撑纵流壳程换热器壳侧流体流动与传热的数值模拟

根据杆栅支撑纵流壳程换热器的结构特点对其进行简化,建立了周期性单元流道模型,应用CFD软件FLUENT对不同介质、不同Reynolds数、不同折流栅间距时的模型进行流动和传热的模拟、分析与比较,获得了流道内流体流动和传热的细观特征以及折流栅间距的最优取值范围,为纵流壳程换热器的研究和应用提供了一定的参考.     

折流杆换热器

介绍了折流杆换热器的结构形式和使用特点,以同1台冷凝器为例,对比了采用折流杆或采用折流板换热器的使用效果,结果表明,在相同阻力降条件下,折流杆换热器传热系数大,传热面积小,壳体也小。     

折流杆换热器

简要介绍了折流杆换热器的研究进展、结构特征和特性。并阐述了此类换热器的局限性与技术展望。     

三分螺旋折流板换热器水-水传热壳侧综合性能

对倾斜角为10°、15°和20°的扇形折流板,倾斜角为15°的椭圆折流板和倾斜角为20°的轴向搭接扇形折流板三分螺旋折流板换热器以及弓形折流板换热器的传热特性和压降性能进行了测试试验研究,其中螺旋折流板全部采用分区布管结构,有48根管子,而弓形折流板换热器有49根管子。试验数据分析采用轴向Reynolds数Re_z,o作为自变量,壳侧Nusselt数Nu_o、轴向Euler数Eu_z,o等参数作为因变量,并采用Nu_o/Eu_z,o量纲1组合数作为综合性能指标。在试验范围内,20°s方案的综合性能指标最高,比弓形折流板换热器方案平均提高69.8%;倾斜角最小的10°s方案的综合性能低于弓形折流板换热器方案;轴向搭接折流板换热器方案的综合性能低于相同倾斜角外圈连接折流板换热器方案,而椭圆折流板方案的综合性能低于相同倾斜角的扇形折流板方案。     

螺旋扁管折流杆换热器传热强化数值模拟研究

为强化折流杆换热器(RBHEs)的壳程传热,提出了用螺旋扁管代替传统圆管作为换热管应用于RBHEs,比较了螺旋扁管RBHES和传统圆管RBHEs的流动、传热和综合性能。结果表明:螺旋扁管RBHEs的管间速度更大,分布更加均匀;贴近换热管的壁面处,湍动能更大,流体温度更高。当入口速度低时,螺旋扁管RBHEs的传热系数大于圆管RBHEs,当入口速度高时,螺旋扁管RBHEs的传热系数小于圆管RBHEs。螺旋扁管RBHEs的压降比圆管RBHEs小33.60%。螺旋扁管RBHEs的综合性能评价指标(PEC)比圆管RBHEs的提高了65%～152%,且低速入口条件下,提高作用更明显。     

折流杆氨冷凝器在小尿素装置上的应用

通过对尿素装置中氨冷凝器操作工况的分析，介绍了打流杆氨冷凝器在小尿素装置上的使用情况，证明它在小尿素生产中是可靠的、适用的。     

螺旋叶片折流板换热器的壳程传热性能研究

为研究螺旋叶片折流板换热器壳程传热性能,通过FLUENT数值模拟,对螺旋叶片折流板换热器壳程的压力场、温度场和速度场进行了分析。比较了换热器性能参数的模拟值和实验值,各性能参数模拟值和实验值的比值趋势基本一致。研究结果表明,模拟范围内,折流板间距越小、螺旋角度越大的情况下,螺旋叶片折流板换热器的综合性能最优。