单弓形和螺旋形折流板换热器的数值模拟及性能分析

运用CFD数值模拟方法对比了相同操作参数单弓形折流板换热器和螺旋形折流板换热器的性能,并对不同介质下两种折流板换热器壳程的流动阻力和传热效果进行分析比较.结果表明,螺旋形折流板换热器的传热性能明显优于单弓形折流板换热器,而且壳程压力损失更小.     

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。除出、入口外,换热器的场协同效果较好。     

螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟研究

借助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RNG κ-ε模型，对壳程内的流动与传热进行了数值模拟研究，得到了不同雷诺数下换热器内的速度矢量、温度分布，即平均阻力系数及Nu数。结果发现，壳程的流动为近螺旋线流动，存在局部回流与流线短路；流体在折流板迎风侧的流动较理想，但背风侧流动需要进一步改善。类比定律分析表明，螺旋折流板换热器的流动虽然比弓形折流板理想，但还远没有达到理想的协同状态。     

折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

折流杆换热器数值模拟及性能分析

在PHOENICS-3．5．1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束。用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,采用数值模拟的方式求出了折流杆换热器壳程压降和传热系数。与实验结果比较表明,壳侧压降的绝对偏差在59／6以内,传热系数的绝对偏差在8％以内,能够满足工程设计要求。在此基础上,分析了折流栅的有效流通面积和间距对折流杆换热器综合性能的影响,并将这2个参数引入到准数方程式中,得到了折流杆换热器的准数方程式,为获得折流杆换热器的整体性能提供了一种低成本的研究方法。     

换热器壳程三维数值模拟及场协同分析

为了分析换热器整体场协同关系,利用多孔介质分布阻力模型和换热器核心模型,采用三维数值计算的方法研究管壳式换热器的流动与传热,分析了换热器壳程场协同和传热效率的关系,以及壳程纵向流动和横向流动的场协同角随流速的变化规律,为优化换热器设计提供了理论基础。     

结构和操作参数对螺旋折流板换热器性能影响

运用CFD数值模拟的方法对比了操作参数相同时弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器工作性能特点 ,研究了螺旋折流板换热器壳程压力损失和螺旋角的关系。结果表明 ,螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器壳程压力损失随流量的增大而增加 ,二者之间的差距呈上升趋势。同时 ,随着螺旋角的增大 ,螺旋折流板换热器的壳程压力损失呈下降趋势。     

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。     

不同螺旋折流板换热器壳侧流动的数值研究

采用数值模拟方法,运用大型CFD分析软件Fluent,研究了1/4椭圆螺旋折流板换热器、1/3扇形螺旋折流板换热器以及常见的1/4扇形螺旋折流板换热器壳程流体的流动特点,并与传统的弓形折流板换热器进行对比。采用Gambit软件建立模型和划分网格,采用分离变量法隐式求解,压力和速度耦合采用Simple算法。结果认为,螺旋折流板换热器的传热及阻力性能低于弓形折流板换热器,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热性能及压力损失最小,其次是1/4扇形螺旋折流板换热器,1/3扇形螺旋折流板换热器的壳程传热及阻力性能最高。     

纵流式换热器壳程层流流动与传热的数值模拟

采用计算流体力学和数值传热学方法 ,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设 ,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度 ,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法 ,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组 ,编制了数值模拟程序。对纵流式换热器壳程的流场和温度场进行了数值模拟研究 ,得到换热器内流体流动状态和热流分布 ,并分析了支撑结构的参数变化对流体流动和传热的影响。数值计算结果和实验数据吻合较好 ,该模型能有效地模拟纵流式换热器壳程流动与传热特性     

横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究

绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义.本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热...     

板翅式换热器翅片表面性能的三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对板翅式换热器单通道流场进行了数值模拟。得出不同结构参数和操作参数下3种常见翅片的表面性能曲线,并分析了平直翅片的翅片高度和翅片间距、锯齿翅片的切开长度、波纹翅片的波幅与波距对翅片表面流动与传热性能影响。所得结论可为板翅式换热器的设计和优化提供有益的参考。     

壳程结构对换热器性能影响的数值研究

在简化模型的基础上运用CFD数值模拟方法,对比研究了螺旋折流板和弓形折流板壳程结构和流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响。结果表明,2种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随流量的增加而增大,而螺旋折流板结构的α/Δp参数明显大于弓形折流板,体现了螺旋折流板结构的优越性。这种特点对于现有生产工艺的增容改造具有重要意义,可以在不额外增加动力设备的前提下有效满足生产需要,节省能源消耗。     

螺旋隔板换热器壳侧传热与流阻性能研究

螺旋隔板是强化管壳式换热器壳侧传热十分有效的壳程结构型式。以现场的压缩空气为工质 ,分别对花瓣状翅片管 (以下简称为 PF管 )与低肋管在螺旋隔板支承下的传热与流阻性能进行实验研究。结果表明 ,花瓣状翅片管比低肋管具有更优越的传热性能 ,在同等的 Re下 ,PF管螺旋隔板换热器的壳侧传热系数比低肋管螺旋隔板换热器高出 40 %～ 60 % ,而且其压力损失比低肋管低 30 %～ 40 %。此外还与光滑管螺旋隔板和弓形隔板换热器进行对比     

侧进式搅拌器三维流场的数值模拟

现有的侧进式搅拌器设计大都依赖运行经验的积累,精度较差。为此,采用流体力学软件Fluent对具有4台侧进式搅拌器的搅拌槽内流场进行了三维模拟,计算了不同雷诺数下此类搅拌器的功率准数,并得到了功率曲线。采用有限体积法对计算域离散化,在每个网格单元内求解质量守恒方程和动量守恒方程。模拟结果表明,侧近式搅拌器的功率准数在不同的流动区域随雷诺数Re改变而变化的趋势不同,在湍流区NP值保持在0.54左右,在过渡流区域,采用层流与湍流2种方法计算的结果相差不大;搅拌槽内流体流速仅在槽下4个桨叶区附近较大,槽体中部与上部流体流速均较小;流速值小于0.4m/s的区域体积约占槽体总体积的80%。