花瓣形翅片管的强化传热研究概况

综述了花瓣形翅片管在低表面张力介质及其混合物中的冷凝强化传热、含不凝性气体水蒸气的冷凝强化传热以及空气和油的冷却强化传热等方面的研究概况、进展、成果及其工业应用前景。     

基于FLUENT的3种翅片管强化传热效果模拟比较

应用FLUENT软件对纵向翅片管、圆形翅片管和椭圆形翅片管的传热性能进行模拟分析,得到流场中温度和压力的分布,并分别将纵向翅片管和椭圆形翅片管的传热性能与圆形翅片管进行比较。分析表明,纵向翅片管的传热效果最差,椭圆翅片管与圆形翅片管的传热效果相当,但椭圆形翅片管对流体造成的压降略小,综合传热效果最为理想。     

基于犉犔犝犈犖犜的3种翅片管强化传热效果模拟比较

应用FLUENT软件对纵向翅片管、圆形翅片管和椭圆形翅片管的传热性能进行模拟分析,得到流场中温度和压力的分布,并分别将纵向翅片管和椭圆形翅片管的传热性能与圆形翅片管进行比较。分析表明,纵向翅片管的传热效果最差,椭圆翅片管与圆形翅片管的传热效果相当,但椭圆形翅片管对流体造成的压降略小,综合传热效果最为理想。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小     

开槽螺旋翅片管换热器传热与流阻性能研究

开槽螺旋翅片管换热器是在连续螺旋翅片管的翅片上均匀开许多小口 ,与普通的连续螺旋翅片相比 ,其传热面积有所增加 ,间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流 ,可强化传热效果。将开槽螺旋翅片管换热器的传热和流动性能的试验研究与普通连续螺旋翅片管换热器的传热和流动性能进行比较 ,结果表明 ,开槽螺旋翅片管换热器具有更好的强化传热效果 ,在实验范围内 (Re =30 0 0～ 15 0 0 0 ) ,开槽螺旋翅片管换热器的传热系数是普通连续螺旋翅片管换热器的 1 2～ 1 4倍 ,而流阻增加不多。     

“T”形翅片管重沸器的研制与应用

针对石油化工行业中卧式重沸器技术落后、传热效率低的状况,研制开发了以采用“T”形翅片管为管外沸腾传热强化传热元件的新型高效设备——“T”形翅片管重沸器。对钢质“T”形翅片管进行了实验室实验和工业试验。工业试验表明,该设备在提高沸腾传热系数35%的同时也减少了所需换热面积35%。目前,钢制“T”形翅片管重沸器已广泛应用于炼油厂中。     

空心环支承菱形翅片管油冷凝器传热性能

以柴油蒸气为工质,通过对比试验,研究1种壳程结构采用空心环管间支承的新型油冷凝器的传热性能,得到了2种油冷凝器的总传热系数和壳侧冷凝对流传热系数随热负荷变化的关系曲线。在本实验研究的条件范围内,空心环支承菱形翅片管油冷凝器具有较好的冷凝传热效果。     

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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。     

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。     

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。     

ST形翅片管卧式重沸器在己烷油装置的应用

介绍了液体沸腾传热机理和T形翅片管卧式重沸器传热机理，阐述了ST形翅片管卧式重沸器在己烷油装置中的应用。应用结果表明，采用ST形翅片管使系统操作更为安全，增强了传热效果，减少了维修工作量而又不增加设备投资费用。     

管束排列及管间距对换热器传热性能的影响

通过改变圆形翅片管换热器管束排列及管间距的传热性能实验,得到雷诺数(Re)、纵向管间距(S_l)及管束排列方式对圆形翅片管换热器传热性能的影响,再利用数值模拟方法分析这3个因素影响的原因。结果表明,圆形翅片管换热器的努赛尔数(Nu)及阻力系数(f)均随Re的增加而增加,且增加趋势逐渐下降。增大S_l可提高顺排圆形翅片管换热器的传热性能,但是提高幅度随S_l的增加而减小,在S_l为110 mm时换热效果最好;增大S_l反而会降低叉排圆形翅片管换热器的传热性能,其换热效果在S_l为66 mm时最好。相对于顺排方式,叉排圆形翅片管换热器的换热效果更好。速度场与温度场间的协同角度大小、回流区面积及尾流涡尺度大小与换热器传热性能的提高有关,可以从这3个方面进行分析,以寻找改善换热器结构的途径。     

双金属轧制翅片管空冷器在加氢装置的应用

分析了翅片管的传热机理，重点介绍了双金属轧制翅片管的应用情况。     

高效异型强化管的研究现状及发展方向

高效异型强化管的传热机理是通过各种细微加工,在管壁上形成凸起,或将管壁沿轴向制成波纹或螺旋凹槽,建立无源扰动来增大传热系数,强化传热效果。分别论述了螺旋槽纹管、横纹管、缩放管、管内插入物、波纹管、旋流管、高效沸腾传热管、锯齿形翅片管和花瓣形翅片管等各种结构的高效异形强化管的研究现状。这此强化管的传热和流阻试验关联式局限性很大,工作介质基本上是水和空气。为准确确定物性的影响,应扩大试验介质的范围,应以水和油为工作流体,将试验数据整理为传热因子与摩擦因子的关联式。     

组合式及多壳程管壳式换热器

技术简介：空心环管壳式换热器是由华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术,主要用于硫酸、石化及空压机制造行业。该换热器是一种采用空心环支撑双面强化传热管（缩放管、双面整体形翅片管等）管束的强化传热型管壳式换热器,其特点是流体阻力低,传热性能好,特别适用于大流量、低压降的气—气或气～液换热。与传统的单弓折流板管壳式换热器相比,在同等条件下,总传热系数可提高80％～100％,换热面积可减少35％~40％,压降可降低30％~40％。     

两种不同管束的螺旋折流板换热器的性能对比

以柴油为工质，在雷诺数范围为3280－12680内用两种不同管束的螺旋折反换热器进行对比试验，研究得到了两种换热器的壳侧传热膜系数和流动阻力系数随雷诺数变化的关系曲线，并建立了换热器的壳侧传热膜系数和流阻系数的近似数学模型，研究结果表明，在该试验条件下，菱形翅片管螺旋折流板换热器的壳侧传热膜系数比光滑管螺旋折流板换热器高54％－108％，具有较好的强化传热效果，而壳侧流动阻力系数则比光滑管螺旋折流板换热器低30％－5％，菱形翅片管螺旋折流板换热器具有较好的传热与流阻特性，用于石油，化工等领域具有广阔的前景。     

气液交叉流装置冷凝过程的传热传质特性

建立了气液交叉流冷凝过程的传热传质模型并给出其动力学参数的表达式,通过实验研究了不同工况下高温含湿气体横掠冷却液柱流阵列的热质传递特性,获得传热、传质系数。研究表明,错列排列对应的传热、传质系数值为直列排列对应值的1.2~1.4倍;液柱流动诱发气液界面附近的气体发生湍动以及气体绕流液柱引起的自身湍动,分别是低气速和高气速条件下强化气液相间传热传质的主要因素;本研究体系下路易斯准数在0.75~0.85范围内。     

钉头管自支承换热器壳程冷凝传热的试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对3种不同钉头间距的钉头管-光管混合管束和纯光管管束换热器进行了冷凝试验对比研究。研究结果表明:(1)钉头管-光管混合管束换热器中,钉头不仅能起到强化传热的作用,而且每个钉头都对管束起到支承作用,使管子受力均匀,大大减小因管子振动磨损而造成破坏的可能性;(2)钉头管钉头纵向间距对换热性能有很大影响,在纵向间距S=20、35、50mm的3种钉头管-光管混合管束中,S=35mm的混合管束冷凝换热性能最好,管外膜状冷凝对流传热系数h0比纯光管管束平均提高了121%。     

壳程螺旋扭片强化传热研究

通过在管壳式换热器壳程插入螺旋扭片 ,进行了壳程流体纵向冲刷型横纹槽管管壳式换热器的传热及流体阻力实验 ,分析了螺旋扭片对壳程传热性能的影响     

翅片接头对翅片管传热性能的影响

翅片管的翅片接头对传热性能有无影响,以往人们众说不一,笔者为此对含有不同接头数目的9根翅片管进行了试验。结果表明,接头越多,传热性能受影响越大,因此应尽量避免或减少接头的存在。