氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因探讨

为探讨氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因,开展了氮气强化蒸汽传热实验、氮气影响蒸汽冷凝实验。通过实验对比氮气与蒸汽注入方式的改变对岩心温度分布的影响,总结了氮气的强化传热机理;实验分析了氮气对蒸汽冷凝传热过程的影响,并在此基础上探讨了氮气强化传热的机理成因。研究表明：氮气与蒸汽混注时,氮气存在明显的强化传热机理,该机理可起到“缓释”蒸汽热量、扩大热波及以及提高远端地层温度的作用,其作用效果要强于氮气的隔热作用,且氮气含量的增加有助于强化传热效果的提升;氮气存在强化传热机理,主要是因为氮气能增加蒸汽冷凝过程中的传质传热阻力,降低蒸汽的冷凝传热系数,延缓蒸汽与岩石固体表面之间的热交换速度。实验结果为氮气辅助蒸汽驱开发方式的优化提供了参考。     

对二甲苯装置中高通量管强化传热技术

介绍了对二甲苯装置中引进的高通量管的特点和使用情况,分析了高通量管多孔表面核态沸腾强化传热机理及高通量管表面平行纵槽强化冷凝传热机理,从高通量管物理特性及传热介质条件两方面探讨了影响传热效果的各种因素,介绍了高通量管及其设备的制造技术和维护要求。     

花瓣形翅片管的开发及其纵向冲刷冷凝强化传热的研究

对花瓣形翅片管在纵向冲刷条件下的冷凝传热性能及传热强化机理进行了研究。通过对实验结果的分析得知，由于该翅片管既能充分发挥冷凝液表面张力的作用，又能干扰汽液两相流态，增加边界层的湍流，因而对强化纵向冲刷冷凝具有明显的效果，其平均冷凝传热系数是光滑管的１１～１８倍。     

螺纹管折流杆重沸器流体力学性能与沸腾传热试验研究

介绍了折流杆流动沸腾和流动冷凝的两相流理论分析以及螺纹管折流杆强化传热试验 ,并与池沸腾、光管折流杆管束沸腾传热进行了对比试验 ,其强化传热倍数最高可达 2 3倍     

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＂Ｍａｒａｎｇｏｎｉ＂效应是由混合物系统组分的表面张力及沸点不同而引起的一系列表面效应；＂Ｍａｒａｎｇｏｎｉ＂现象能产生气、液界面的表面波动，使气、液体的喷射减弱，同时也能使水平带肋表面的强化传热管的传热效率提高。从理论上分析了液化天然气中＂Ｍａｒａｎｇｏｎｉ＂效应的实质及其对天然气冷凝过程中传热效率的影响；提出了阻碍冷凝换热膜形成稳定性的判别准则；并对几种常见天然气组分的二元冷凝稳定性进行了分析，得出应尽量使天然气混合物的组分易于冷凝或限制混合物的混合比例，以利于提高天然气的冷凝、传热效率。     

波纹管换热器在氨冷凝系统中的应用

介绍了波纹管换热器的强化传热机理及传热元件的轧制工艺及在氨冷凝系统中的应用情况 ,并与光管换热器的换热性能进行了比较。     

折流元件及其间距对螺旋缩放波纹管管外冷凝强化传热性能的影响

研究了水平螺旋缩放波纹管管外的冷凝传热性能,考察了两种折流元件及其间距对总传热系数和冷凝传热膜系数的影响。实验结果表明,折流栅换热器优于折流板换热器,并且在折流栅间距为200mm时获得最好的传热效果,相对折流板换热器,折流栅换热器的总传热系数和冷凝传热膜系数最大分别可提高50%及142%。     

表面改性高效热管传热性能实验研究

为了提高重力热管的传热能力,通过蒸发段烧结粉末多孔层和冷凝段进行Ni-P化学镀层来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。自制热管并搭建热管传热性能测试实验装置,改变加热功率,计算在不同热流密度下的传热系数,并分析烧结粉末多孔层和Ni-P化学镀层对重力热管管内沸腾和凝结换热的强化机理。实验结果表明,与普通重力热管相比,表面改性高效热管的蒸发段平均传热系数提高了48%~73%,冷凝段平均传热系数提高了26%~47%。     

非凝析气体强化蒸汽深部换热机理研究

为研究蒸汽驱过程中非凝析气体强化蒸汽深部换热机理,利用一维物理填砂模型开展非凝析气体辅助蒸汽驱模拟实验,并通过冷凝传热实验分析了非凝析气体对水蒸气冷凝换热的影响。实验结果表明,纯蒸汽注入时,蒸汽与多孔介质的换热速率快,蒸汽热波及范围较小,随着非凝析气体的加入,蒸汽热波及范围增大,深部油藏得到加热,有效改善蒸汽的热利用率。与纯蒸汽冷凝时相比加入非凝析气体之后,凝结液滴的生长和脱落速度慢,能形成较大液珠,液珠的存在阻碍了蒸汽换热,非凝析气体抑制了蒸汽冷凝。深入认识非凝析气影响蒸汽传热机理,对非凝析气强化蒸汽热传递以及提高蒸汽热利用率具有指导意义。     

板式空冷凝汽器在汽轮机乏汽冷凝系统中的应用

采用波纹板作传热元件强制冷凝汽轮机乏汽具有传热效率高、耐腐蚀、不易结垢以及节省占地面积等优点.介绍了板式空冷凝汽器在汽轮机乏汽冷凝系统中的应用情况,采用板式空冷凝汽器可以显著节约汽轮机运行的耗水量,对节能环保具有积极推动作用.     

LNG空温式气化器传热问题的研究进展

空温式气化器在运行过程中的传热恶化问题有可能会带来灾难性的后果,是液化天然气再气化过程中必须要重视和解决的难题。为此,在全面回顾和总结空温式气化器传热问题研究成果及现状的基础上,重点阐述了管内流动沸腾传热特点及其传热系数关联式的发展,分析了管外结霜过程及其对空温式气化器换热性能的影响,对当前气化器研究所面临的问题进行了梳理和总结,并对进一步解决传热恶化问题的研究方向进行了展望。研究结果表明:①以甲烷为主的多组分烷烃混合有机物的管内流动沸腾是未来的研究难点;②对于LNG竖直管内的流动沸腾试验还需要开展更加深入的研究,除了热流密度、干度、质量流量以外,还应包括入口压力、管径、管长以及内壁面粗糙度的影响;③管外结霜是造成气化器传热恶化的主要原因;④完善低温表面抑霜技术是改善气化器传热恶化的重点,对于空温式气化器设计、制造以及运行均具有普遍的理论指导意义;⑤疏水材料的抑霜除霜剂比亲水材料的抑霜除霜剂更加适用于空温式气化器。结论认为,该研究成果有助于破解空温式气化器传热恶化难题。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

组合式空冷器表面传热分析与计算

组合式空冷器由翅片管束干空冷和光管管束喷淋蒸发空冷组合而成,表面积很大,其表面向环境的传热量应进行分析计算。对组合式空冷器向环境对流传热和辐射传热的若干因素进行了分析,给出了计算表面传热的方法和标定测量方法。经正反平衡验证,表面传热量计算结果正确。     

空气冷却器管外膜传热系数的计算

从翅片管外侧传热系数的通用表达式出发,分析了翅片效率对传热系数的影响,推导出了翅片热阻的计算式,对空气冷却器管外膜传热系数计算式进行化简,得出了以基管外表面积为基准的翅片对空气的传热系数计算式,介绍了一组常用的空气冷却器间隙热阻关系图,最终得出了以基管外表面积为基准的总传热系数计算式.     

过剩空气系数对加热炉的影响

从理论上分析了过剩空气系数对辐射传热和对流传热的影响 ,并通过计算实例说明了过剩空气系数对加热炉实际操作的影响     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

板式空气预热器的应用及优化设计

概述了板式空气预热器作为一种高效换热设备的工作机理、结构形式及技术特点,着重介绍了在某炼油厂制氢装置中的工业应用及优化设计情况,并探讨了进一步节能降耗的方法。     

搪瓷在空气预热器上的应用

为解决蒸馏车间加热炉回转式空气预热器碳钢蓄热片的烟气低温露点腐蚀问题,在不影响热效率的基础上,采用搪瓷蓄热片,以增强其耐腐蚀性能。经过６年的使用,证明其效果很好,取得了较好的经济效益。     

大型重整加热炉的设计与优化

介绍了重整加热炉的设计特点。通过区域法模拟分析,对大型侧烧U形管重整加热炉传热影响因素(如炉膛宽度、火焰长度、燃烧器的布置、空气流速及入炉温度等)进行了分析。研究结果表明:①炉膛越宽,传热均匀度越差,管壁峰值温度越高,管内工艺介质温度分布越不均匀;②改进燃烧器的能量分布可以改善炉膛温度场分布,显著降低最高管壁温度;③火焰越长,炉膛温度场分布越均匀,传热均匀度越好;④在强制通风条件下,燃烧器空气流速越高,炉膛温度场分布越均匀;⑤空气预热温度对传热均匀度的不利影响有限,但在较高的燃烧器空气流速下,传热均匀度改善,最高管壁温度降低。指出重整加热炉采用高温预热器在技术上是可行的。     

推广空冷技术促进节能减排

通过水冷和空冷的比较得出,现有空冷器由于冷端端部温差大,油品冷却终温不能满足工艺要求;传热总系数太小,设备紧凑性过低,难于在装置内布置而未能推广应用.根据作者研发的带翅片的螺旋板壳式换热器在气体冷却装置中的运行结果,提出了在散热片之间设置翅片的方形空冷器和迎风面为圆形、在壳体内设置互不相通的两个螺旋道的圆形空冷器的两个专利技术.