固定管板式换热器的温度场数值分析

在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比。结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的。有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力。     

分配区影响板式换热器性能的模拟分析

建立了BR0.015F型人字形板式换热器冷热双流道的流动与传热计算模型,并在此基础上对其分配区结构进行改造,建立了新的计算模型,利用计算流体力学软件对两换热器模型内流体的流动和传热进行了数值模拟,并对比了两模型内的速度场、温度场和压力场。结果表明:相同工况下,新模型的努塞尔数约等于原模型的,摩擦因子较原模型的减少了30%,强化比是原模型的1.1倍左右,整体性能较原模型有明显提高。     

双波纹板束逆流传热与流动的数值模拟和实验研究

利用Fluent软件对一种全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟,运用场协同原理进行强化传热机理分析的同时对双波纹板式换热器进行传热实验,验证数值模拟和理论分析的合理性。结果表明：双波纹结构使得流体在流道形成湍流,减薄板片的层流边界层并且改善了主流区域的速度与温度梯度的协同程度,强化传热。双波纹板束本身的传热系数受到板束热侧入口尺寸的影响,并且在固定尺寸上达到峰值,增大冷热流体入口速度可以提升板束的传热能力,同时也受到压降增大的影响。     

板式换热器结构优化三维数值分析

应用数值计算软件fluent对BR0.015F型人字形板式换热器进行数值模拟。分别从板片波纹的倾斜角β、高度h和间距l 3方面对板式换热器的传热、阻力影响进行研究,并拟合出相应努塞尔数Nu,传热因子j和摩擦因子f与板间流速的变化关系。结果表明:从对传热效果影响程度来看,波纹的间距l要大于倾斜角β和高度h;而对压降的影响,波纹的间距l要小于倾斜角β和高度h;从对流动状态影响程度来看,波纹夹角β和节距l要大于高度h。对比结果表明:在倾斜角β=60°,节高比为p=2.4时,板式换热器具有较好的传热效果。     

基于场协同理论的板式换热器性能优化数值研究

建立了与实物尺寸相同的人字形板式换热器冷热双流道模型,运用数值模拟方法和三场协同原理,对板式换热器单边流动和对角流动时的流动与换热特性进行了分析。结果表明:在相同的流速下,单边流动的速度场和温度场的协同性及速度场和压力场的协同性较好,改善了流道内各场的协同关系,因而单边流动换热效果要优于对角流动,且压降低于对角流动。     

折流板切口方向对管壳式换热器传热性能影响

为了研究单弓形折流板的切口方向对管壳式换热器传热与流动性能的影响,文中通过建立3个不同折流板切口方向的管壳式换热器简化实体模型,运用CFD软件Fluent对管壳式换热器壳程传热与流动状态进行了三维数值模拟。以水为壳程流体介质,在不断改变壳程进口流速,使得壳程进口雷诺数Re在10 000到70 000范围内变化时,得到了不同状态下的壳程流场与温度场。根据数值模拟结果,以总传热系数α,壳程总压降Δp以及单位压降下的传热系数α/Δp作为综合衡量标准,分析不同折流板切口方向时的管壳式换热器壳程流场与温度场。数值模拟分析结果表明:折流板为垂直切口方向时,管壳式换热器总传热系数最大,压降最小,综合性能最好,另外2种折流板切口方向的管壳式换热器综合性能差不多。     

扭曲椭圆管强化换热与流动减阻特性的场协同分析

为了研究扭曲椭圆管管内强化换热性能,建立了扭曲比均为11.9条件下不同短长轴比的扭曲管几何模型,采用CFD技术对以水为流体的扭曲管及相应的管内进口段强化传热和流动减阻性能进行了数值模拟,获得各种工况的速度场、压力场及温度场,基于场协同原理对其速度与压力梯度的协同效果及速度与温度梯度的协同效果进行深入分析和比较,获得各种工况的强化传热和流动减阻性能随短长轴比变化的规律,探讨了影响扭曲椭圆管强化传热和流动减阻性能的影响因素及其影响机理,为扭曲椭圆管换热器工程应用的优化设计和科学研究提供可靠依据。     

运用fluent软件对板式换热器性能的数值分析

板式换热器是一种高效、节能的换热设备,在各个领域得到了广泛的应用,其内部流体流动状况十分复杂,运用数值模拟的方法则大大降低了实验费用,能够精确得到换热器在某一特定位置的数值解,并分析出其温度、压力、流速的变化趋势。运用fluent软件,分别对影响板式换热器传热与流阻性能的两个重要的结构参数:法节、波纹夹角进行了数值分析,得到了不同参数下的温度场、流场以及压力场,并进行了比较分析。     

板式换热器作为压缩机冷却器时的传热和流阻性能

这几十年,虽然我国科技和经济不断进步,但是很多专业的方面还与国外有很大的差距,例如板式换热器的制造,我们应该在板式换热器的性能优化上不断努力,并且针对特定板式换热器的使用情况进行深入研究记录,为实际生产提供一些理论指导,本文首先对板式换热器的构造、工作原理及特点进行了阐述,简单介绍了板式换热器的热力计算,并且实验研究了人字形波纹板式换热器传热与流阻性能。     

2种CaCO_3溶液配制法下板式换热器的污垢特性

为研究板式换热器碳酸钙的污垢特性,以BR0.015F型板式换热器为实验平台,研究了2种配制碳酸钙溶液方法(碳酸钠与氯化钙和碳酸氢钠与氯化钙)在板式换热器下的污垢特性,并用扫描电镜观察结垢表面的晶体类型。结果表明:在相同的实验条件下,碳酸钠法在板片表面结垢薄、易于清除,污垢没有凝结成块状,板式换热器速度场和温度场对污垢分布的影响不明显,扫描电镜观察污垢粉末多为六面体晶型,单个分布未粘结在一起。碳酸氢钠法在板片表面结垢相对致密、难于清除,污垢凝结成块状,板式换热器温度场的分布对污垢分布的影响明显,结垢量的分布与板式换热器数值模拟的温度场分布基本一致,扫描电镜观察污垢发现污垢晶体紧密的粘结在一起。     

翅片板式传热器双流道传热与流动数值模拟

焊接型板式传热器的紧凑性好、质量轻、传热性能好、初始成本低等优越性已越来越被人们所认识,因此人们纷纷对板式传热器内流动状态和传热机理展开研究。鉴于此,本文运用数值模拟软件Fluent对全焊接翅片板式传热器双流道进行模拟,在此基础上又进行了实验研究及实验数据与数值模拟的对比分析,得出不同结构参数和操作参数下翅片的传热系数和压力降,并分析翅片高度和翅片间距对翅片传热性能与流动阻力的影响。结果表明：①固定冷侧的入口速度和温度,热侧的传热系数和压降随之热侧入口速度增加而增大;②板间距一定时,翅片高度并非越高传热性能越好;③翅片间距越小,传热性能越好。     

U型管式换热器进口截面流场数值模拟

建立了U型管式换热器进口截面的三维稳态流动数学模型,求得了U型管式换热器内部的压力场、速度场和温度场分布;在此基础上对U型管式换热器内部的温度场、压力场和速度场进行了讨论。研究结果表明,一方面,增大U型管式换热器进口热流体速度,可以增加U型管式换热器的换热量,增大出口截面的速度,增大内部压强,提高内部温度;另一方面,运行时间越长,U型管式换热器内部温度越低、出口截面速度越大,总传热率越低,压力损失先减小后趋于稳定;同时,离U型管换热器越近的外导流筒冲刷腐蚀越严重。     

不同封头对板翅式换热器流场及阻力的研究

研究了3种封头结构在不同Re下对板翅式换热器出口通道物流分配和阻力损失的影响。结果表明,基本型封头造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀,而孔板型封头结构能有效地降低不均匀参数和最大流速比,改善物流分配效果;孔板型封头结构增加了换热器的阻力损失和摩擦系数;错排孔板型封头在改善换热器物流分配的同时,也较好地抑制了阻力损失的增加,故其结构最为合理。     

Three-dimensional CFD model of the temperature field for a pilot-plant tubular loop polymerization reactor

A three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD) model, using an Eulerian-Eulerian two-fluid model which incorporates the kinetic theory of granular flow, the energy balance and heat transfer equations, was developed to describe the steady-state liquid-solid two-phase flow in a loop propylene polymerization reactor composing of loop and axial flow pump. The entire temperature field in the reactor was calculated by the model. The predicted pressure gradient data were found to agree well with the classical calculated data. Furthermore, the model was used to investigate the influences of the circulation flow velocity, the slurry concentration, the solid particle size and the cool water temperature on the temperature field in the reactor. The simulation results showed that the whole loop can be divided into four sections. In addition, the simulation results also showed that the continuous stirred-tank reactor (CSTR) assumption is invalid for the entire field in the loop reactor.     

螺旋折流板换热器流动与传热数值模拟

应用Fluent软件,建立了螺旋折流板换热器壳程通道的三维物理模型,采用RNGκ-ε模型,对壳程内的流动与传热进行了数值模拟,得到了换热器内的速度场和压力场分布情况。通过实验测试,将模拟结果与实验结果进行比较,并根据单位压降下的传热系数对比了螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器的性能差异。     

三角形小翼强化立式太阳能热气流电站的流动传热特性

采用数值计算方法研究设置在电站系统中空气流道内集热面上的三角形小翼对立式太阳能热气流发电系统非稳态自然对流流动及传热的强化作用,分析了肋对数、肋倾角、布置方式对系统进出口气流的温升、速度差的影响,并结合场协同原理对其强化太阳能热发电系统传热的效果进行评价。结果表明：空气流经三角形小翼时温度梯度增大,换热增强,系统进出口气流温度差、速度差大幅增大;随着肋对数的增加,气流受到的扰动作用增强,速度与温度梯度的协同角减小,但相应也使气流的流动阻力增大,能量损失增大,肋倾角取45°时系统进出口气流速度差最大;三角形小翼成对布置在竖直矩形通道内时,叉排布置效果优于顺排。     

同轴相向撞击流混合器的动态特性分析

根据同轴相向撞击流混合器的混合特点,建立了冷、热水在该混合器对撞混合过程中混合器出口温度的计算模型,计算了出口温度随冷、热水入口温度的阶跃而变化的动态过程,并考察了冷、热水进口流量和混合器容积对这一动态过程的影响。结果表明,混合器出口温度的动态过程是无振荡的渐趋过程,其调整时间随着进口流量和混合器体积的增加而显著增加。     

方形微通道内超临界CO2流动换热特性研究

采用SST k-ω湍流模型对加热条件下超临界CO₂在方形微通道内的流动换热特性进行了数值模拟。通过对比三种壁面平均传热系数、浮升力参数和二次流强度的沿程变化研究了管型、热通量、质量流量和倾斜角度对微通道内流动换热性能的影响。结果表明：水平方形微通道的整体换热性能优于相同水力直径的半圆形微通道。流体域典型截面的温度分布、速度分布和湍动能分布等信息可以很好地解释水平方向流动时上、下壁面传热差异的现象。减小热通量、增大质量流量或减小流体流动方向与重力方向之间的夹角,可提高方形微通道的整体换热水平。该模拟结果对以超临界CO₂为工质的微通道换热器的设计和优化具有一定的理论指导意义。     

型板换热器的传热性能和阻力降特性研究

研究一种新型高效型板换热器 ,对型板换热器的传热特性及阻力降性能等进行了实验研究。通过研究发现 ,型板换热器的传热系数比列管式换热器的传热系数高 5 0 %～ 10 0 % ,阻力降值比传统的列管式换热器低 ,与型板内流体流速的 1 4 4次方成正比