高温热管换热器稳定性设计及结构参数优化

利用三次设计的优化方法对高温热管换热器冷热流体侧翅片间距、翅片厚度、管束横向管间距、冷热流体迎风流速、迎风面宽度及加热段长度进行了最优参数组合,找出了高温热管换热器投资回收年限最小的最优解,最大限度地降低了投资成本,减小了运行费用。同时对各温度区域热管换热器进行了可靠性和稳定性设计研究,指出了过渡段采用强化管可以大幅度提高高温热管换热器在变工况下运行的稳定性和可靠性。随后借助神经网络的方法对优化结果进行了模拟仿真,从而确定出最佳方案,其结果可为完善高温热管换热器结构优化设计提供一个新的方法。     

高温热管换热器模拟设计

采用离散型计算模型,运用有效度 传热单元数(ε NTU)法,通过多次迭代对高温热管换热器进行模拟计算,并进行了试验验证,结果表明,模拟计算结果和试验结果基本吻合。为高温热管换热器的设计提供了方法,同时亦为其经济性的校核提供了依据。     

高温热管换热器局部强化传热数值模拟

高温热管换热器由管内充有不同工作介质的热管组成.在不同温度区域,具有不同工作介质的热管通过管内介质蒸汽温度的可调性安全衔接在一起,管内蒸汽温度受管外流体温度场及热管内传热性能的影响很大,而热管内的传热性能又影响着管外流体温度分布.为协调管内外流体温度分布,对高温热管换热器进行局部强化传热研究,借助SINDA/FLUINT热分析计算软件合理准确预测管内外流体温度场分布,为高温热管换热器提供经济可靠的设计依据.     

热管技术的应用研究

水—碳钢热管技术已日趋完善,目前正在全国推广应用。本文扼要介绍了难度更大的中高温热管的研究开发及其取得的进展。研究表明,高含尘量气体余热回收用热管及高温热管换热器、高温热管蒸汽发生器和高温热管化学反应器等均具有广泛的工业应用前景。     

浅谈双管板换热器的设计

由于换热器设计标准GBl51-1999《管壳式换热器》^[1]中未给出双管板换热器的强度设计方法,所以在设计计算中的方法也不尽相同。在实际工程设计中,主要参考TEMA标准,认为管程管板和壳程管板都能单独满足相应的设计工况的前提下,运用SW6强度计算软件,确定换热器管板厚度。简要介绍了该种双管板换热器的结构设计及其材产选用、积液程长度和管板的计算,换热管与管板的连接,压力试验要求等,并提出了几个在实际设计过程中需要注意的问题。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

压力容器强度设计技术分析（六）

2 管壳式换热器备元件应力解析 本文介绍我国国家标准GB151《管壳式换热器》中固定管板换热器计算方法所考虑的管板、管子、壳体在各种载荷(P_s、P_t、△t)作用下应力的产生机理、危险工况组合及计算。该计算方法的力学模型如图1所示。     

特殊结构填函式换热器的管板设计

在分析固定管板换热器管板应力的计算原理基础上,指出了该特殊结构的填函换热器,由于其管板周边的剪力和弯矩为零,不会引起管板的整体弯曲应力,故可视为极端状态的固定管板换热器。在进行管板厚度设计时可免除整体弯曲应力的计算,仅按小圆板模型进行计算,且在结构上满足制造要求的最小厚度即可。     

高温热管及其计算

本文介绍了径向传热的同心高温热管的结构、工作原理及应用等方面的优越性。并对高温热管的若干重要计算作了初步的探讨。     

压力容器强度设计技术分析（五）

管壳式换热器的应力以固定管板式最为复杂,为此以固定换热器为例进行分析。1 管板计算方法的发展历程 管壳式换热器在压力容器中占有重要地位。管板的合理设计,对提高整体设备的安全性、降低加工制造成本至关重要。为此近20年来,世界各国都极     

热管传热性能对小型热管换热器散热效能影响

在零重力辅助下,小热管热阻是小型热管换热器散热效能的重要影响因素之一。基于集总参数法对于换热器系统数值计算的高效性思想,建立了热管、热管换热器的集总参数模型。对同一热管换热器选用不同传热性能的热管,在不同传热温差和流体质量流速下,就其散热效能进行了数值计算。计算结果表明,在零重力辅助下,热管换热器管内热阻存在一临界值Rcri。当热阻RHP≤Rcri时,管外热阻起主导作用,热管换热器的散热效能εh几乎不随热管管内热阻的值而变化。     

小热管换热器散热效能试验设计与多因素分析

综合利用试验设计、模型拟合与统计学的方差分析方法,考虑多因素的影响,研究热风进口温度、冷风流量与倾角同小热管换热器散热效能的关系及影响程度。试验对象为采用烧结吸液芯小热管制作的换热器,采用气-气换热方式测试。试验结果表明,增大冷风流量与升高倾角均能提高烧结吸液芯小热管换热器的散热效能;0～20°倾角内,冷风进口温度为15℃,热风流量为70m3/h,冷风流量在30～90m3/h,烧结吸液芯小热管换热器的散热效能在0.27～0.39之间;倾角为20°时,热风进口温度在38～48℃且冷风流量在72～100m3/h可获得较高的散热效能。     

污垢对换热器传热性能影响

采用     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

大型轧制焊接板壳式换热器的研制

新研制的大型轧制焊接板壳式换热器集板式换热器和管壳式换热器的优点于一体 ,既保留了前者高效传热的特点 ,又继承了后者压力壳承压能力高和密封性好的长处 ,增强了对炼油工艺的适用性。这种板壳式换热器的结构研究主要针对板程和壳程的结构形式 ,管板的分析计算以及板束与壳体热膨胀差的平衡。较长板片的连续压制成型和薄板片间的焊接是制造该换热器的关键技术。这种换热器比立管式换热器的传热效率高 2～ 4倍 ,占地面积减少 50 %以上 ,每年节省加热炉燃油费、电费等约 35万元 ,操作费约 76万元     

内置螺旋弹簧换热管的换热研究

采用自行设计的套管传热实验装置及流程 ,进行了内置螺旋弹簧换热管的换热性能实验研究。实验研究结果表明 ,换热管内置螺旋弹簧时总的传热系数K值比无弹簧时要大 ,说明内置弹簧可提高换热效果 ,且弹簧振动时 ,传热系数达到最大 ;在相同当量流量情况下 ,换热管内置弹簧可明显增加管内阻力降 ,且阻力降受弹簧刚度和长度影响 ,但弹簧振动时阻力降趋于一致 ;弹簧与换热管内壁的摩擦可缓解管内壁结垢 ,实现换热器的长期高效运行     

小热管换热器性能分析与结构优化

对 3种不同结构小型热管换热器的传热性能进行了试验研究 ,应用人工神经网络方法对小热管换热器结构参数进行优化 ,得到了最佳设计参数 ,并从对流换热的角度对结果进行了理论分析 ,为小热管换热器开发研究与应用提供了依据     

稠油油藏中含内热源多孔介质的传热研究

立足于稠油热采技术,通过研究分析储层中含内热源多孔介质的传热机理,建立相应的传热计算模型,给出稠油油藏多孔介质在内热源作用下的温度分布,从而了解温度对油层中原油(尤其是稠油)性质的影响。文中以火烧油层工艺为例,考虑了由生产井注入空气与油层(即含内热源多孔介质)中原油的燃烧放热反应这一因素。运用了数理方程、渗流力学、采油工程等方面的知识,建立了含内热源多孔介质一维传热模型,并对所建立的一维传热微分方程进行求解,得到油层多孔介质在内热源作用下的温度场分布。研究油层多孔介质内部温度场分布对原油开采有重要指导意义。     

菱形折流杆换热器传热研究

针对圆杆折流杆结构换热器只有在较高壳程流速时才能达到较高传热效率,以及目前缺乏折流杆换热器壳程支撑结构场协同关系定量计算关系式的情况,开展了新型菱形折流杆换热器的传热研究。运用实验方法获得换热器壳程传热关联式,验证了新结构良好的传热效率;利用CFD软件直观地得到了换热器壳程流场和温度场分布。通过对壳程能量方程的无因次变换,得到了壳程速度场和温度梯度场的场协同角的定量关联式,证实了新结构具有更好的场协同关系。     

倾斜热管内加固体粉末强化沸腾换热的研究

分析了倾斜热管内加固体粉末对沸腾换热过程的影响,并进行了系统的实验研究。实验控制加热段热流密度q=0.7~3.2W/cm2,操作温度t=75~150℃,热管倾角θ=5°~90°。结果表明,加固体粉末后能有效减小管壁上、下侧温差,在实验范围内强化沸腾的传热系数可提高30%~68%。