折流板对锥形螺旋管束壳程传热性能的影响

以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle, CSETB)换热器为研究对象，通过在换热器内增设脉动/引流折流板，以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法，研究了不同壳程入口流速和不同结构方案下CSETB换热器的振动强化传热性能。研究表明，CSETB的振幅随流速的增加而增加，仅增设脉动折流板可使CSETB表现为相对大幅高频振动，同时增设脉动、引流折流板可使CSETB表现为相对大幅低频振动。增设折流板可使流体流动的规律性和温度场分布的层次性增强，且能使换热器的壳程传热能力获得大幅提高。振动能够实现强化传热，这种强化传热的程度在高流速时更明显，且增设折流板能明显提高CSETB的振动强化传热性能。此外，引流折流板的存在使换热器的综合传热性能降低。     

换热器壳程结构的实验研究及节能分析

为对管壳式换热器不同壳程结构进行实验研究,设计建造了普通单弓形折流板圆管换热器和无折流板的椭圆扭曲管换热器实验台。通过测试换热器管壳两侧的传热系数、压降和换热量等参数,对比分析了两种不同壳程结构的换热器在相同尺寸下、相同工况的传热性能。实验结果表明椭圆扭曲管管侧的表面传热系数比普通圆管和折流板换热器均有大幅度提高,随雷诺数的增大,管内表面传热系数约为普通圆管的1.27～1.43倍,管外壳程表面传热系数约为普通圆管的1.36～1.76倍,能够有效提高换热效率。另外与传统的单弓形折流板换热器相比,壳程压降显著减小,约为折流板换热器的30～35%。椭圆扭曲管换热器既强化了管内传热,又减小了壳程压降,是一种非常有效的提高换热效率的手段。综合比较管壳侧的传热效率,发现在低雷诺数工况椭圆扭曲管换热器的节能效果更好。     

带螺旋折流板的中空换热器振动和传热特性分析

为改进换热器内螺旋传热元件的振动均匀性及提高换热器的综合传热性能，提出一种带有螺旋折流板(hollow helical baffle, HHB)的中空换热器，采用双向流固耦合计算方法，研究了入口流速及折流板安装位置对换热器振动及传热特性的影响。结果表明：带螺旋折流板的中空换热器可有效均衡振动特性，提高传热特性；增加入口流速，传热元件振动幅值和换热系数增大；折流板安装在换热器上部时，平均振动幅值最大，平均传热系数最小，传热均匀性最好；带螺旋折流板中空换热器的PEC(performance evaluation criteria)值大于1,实现了强化传热的效果，折流板安装在换热器的下部、上部、左部和右部时换热器的PEC值比传统螺旋弹性管束换热器的PEC值分别提高了2.04%,7.87%,1.32%和0.03%,折流板安装在上部时PEC值最大，综合传热性能最好。     

套管双壳程对螺旋折流板换热器传热和阻力特性的影响

利用数值模拟法,通过改变套管双壳程内壳直径探究螺旋折流板换热器传热和阻力特性,获得其(壳侧外直径为250 mm系列的换热器)局部压力、温度及流场分布,同时分析不同内壳程管径对螺旋折流板换热器性能的影响。结果表明:合理的管径设置可以让换热器壳侧总压降最大降低比率达53.2%～55.4%,壳侧传热系数最大提升至4.32%～10.7%,内壳直径为108 mm时换热器的综合性能最好;内壳直径低于某一值(约95 mm)时,壳侧压降增长剧烈,而高于该值时,随着管径的增大,压降波动相对平缓,管径过大或过小均会弱化换热能力;套管双壳程结构虽然能有效改善螺旋折流板换热器性能,但是其管径的设置会舍弃掉部分换热管束,换热管束数量牺牲过多时,限制了换热能力的上限,即最优的管径布置也弥补不了它的换热缺陷。     

“折流杆气—气高效换热器”试制成功

我国第一台“折流杆气——气高效换热器”最近于广西桂林化机厂试制成功,结构十分新颍。折流杆换热器(列管式换热器)是把传统的折流板换热器中的折流板改成杆式折流支承结构,它可以既达到强化管外传热,又可以起到防止流体振动作用。由于其壳程流体流向由折流式改变为流体经支承杆网格造成局部湍动的平行流方式流动,因而起到了下列四方面的作用:     

混合冷剂换热器壳侧氮气冷却试验研究

混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备,主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)。针对采用内波外螺纹管/螺旋折流板结构的海水混合冷剂换热器,以氮气作为试验介质,完成壳侧冷却试验,并将试验结果与经典传热关联式计算结果进行对比。结果表明,茹卡乌斯卡斯(Zhukauskas)流体横掠叉排管束平均表面传热系数计算关联式较适合用于计算螺旋折流板换热器壳侧冷却传热系数。研究结果为混合冷剂换热器传热与流动特性的深入研究奠定基础。     

折流板对改进型平面弹性管束换热器传热特性的影响EI北大核心CSCD

基于传统平面弹性管束(plane elastic tube bundle,PETB)换热器,通过进行结构改进,提出了一种改进型PETB换热器。研究了折流板结构参数(高度和弧度)对改进型PETB换热器传热特性的影响。结果表明:随着折流板高度增加,内部传热元件的振动强度减小,传热元件的振动强化传热性能和换热器的综合传热性能均提高。当比例因子由0.70增加到0.80时,监测点的振动幅值降低7%以上;振动条件下传热元件的平均努赛尔数提高5.50%,换热器的综合传热性能评价指标(performance evaluation criteria,PEC)提高1.42%。折流板弧度的变化影响传热元件的振动强度和传热性能,当折流板弧度为10°时,监测点的振动最剧烈,传热元件的振动强化传性能和换热器的综合传热性能均最高。与弧度为0°和20°相较,监测点的振幅最大分别提高6.27%和6.63%;振动条件下传热元件的平均努赛尔数分别提高2.91%和2.78%,换热器的综合传热性能评价指标PEC分别提高0.83%和3.23%。     

气体压缩机中冷器的节能节材实验研究

中冷器的主要功能是排除气体被压缩过程产生的热量,是提高压缩机效率的重要设备。从传热阻力看,壳程空气的热阻占总热组的80%以上,壳程气体阻力大,风机或压缩机能耗较大。要提高中冷器的传热性能,关键是强化壳程空气的对流传热和减小壳程空气的流动阻力。着重介绍气冷侧强化传热技术产生的节能效益,建立扭曲管中冷器和传统弓形折流板中冷器并行对比实验测试平台,通过改变壳程空气质量流量、管内循环水温度和流量等参数以测试其热力性能和压降损失,实验结果表明,扭曲管中冷器的壳程气体压降小,综合传热性能明显优于传统弓形折流板中冷器35%-87%,低Re数条件下尤为显著。对压缩机冷却系统的优化设计有一定的指导作用。     

折流杆螺旋槽管卧式kettle重沸器沸腾换热的强化研究

一、前言 折流杆换热器在单相换热中,因其有良好的防止流体诱导振动破坏作用和较高的传热及低的压降性能,在生产领域已得到了广泛的应用。在国内,华南理工大学化机系对折流杆换热器的抗振性和传热性能进行了一系列的研究工作,研究成果已广泛应用于化肥及石油化工生产中。 折流杆应用于有相变换热过程中,只要壳侧介质为轴向流动,那么折流杆对单相换热的强化机理同样适用于有相变换热过程中。而且,冷凝过程中汽相凝结,容积急剧减小;沸腾     

混合碳氢制冷剂在螺旋折流板管壳式冷凝器壳侧冷凝特性的实验研究

螺旋折流板管壳式冷凝器在液化天然气工厂中应用广泛,了解乙烷/丙烷混合制冷剂在管壳式冷凝器壳侧的冷凝换热特性有助于优化换热器设计。本文对乙烷/丙烷混合制冷剂在螺旋折流板管壳式换热器壳侧的冷凝换热特性进行了实验研究。实验结果表明:壳侧换热系数随干度增加先增大后减小,在0.8~0.9附近达到峰值;换热系数随热流密度的增加而增大。新开发的换热关联式对乙烷/丙烷混合制冷剂在螺旋折流板管壳式冷凝器流动冷凝换热系数预测偏差在25%以内。     

全错流式换热器应用开发试验研究<传热部分>

本文扼要介绍全错流换热器的传热与流体力学和防流振模拟试验结果。并与为国外共同誉为三种传热与流体力学以及防振性能最好之一的弓形缺口区不布管的高效换热器作比较,其流体阻力十分小,单位阻力降的壳程给热系数(综合性能)比弓形缺口区不布管的换热器要小很多,适用于蒸气冷凝,低压或真空状态下的气体加热或冷却。结构也能满足防振性能的需要和要求,是一种有发展前途的结构。错流换热器,折流杆换热器与弓形缺口区不布管换热器在石油化工,电力以及制冷装置中某些场合,是具有广阔的前景的,国外誉为三大新型高效热换器。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比。结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍。最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比.结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍.最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理.     

微通道正弦型底面结构对局部流动和传热特性的影响

为研究微通道的正弦型底面结构对流动和传热性能的影响,设计了5种正弦型底面结构的微通道,并采用数值模拟方法研究其在不同雷诺数下通道内局部流动情况和传热性能。结果表明,正弦型微通道内存在二次流;正弦型微通道内局部压力、泊肃叶数、壁面温度和努塞尔数沿着流动方向都出现波动的趋势,但后两者较平缓。在所研究的雷诺数范围(230～1 060)内,正弦型微通道平均泊肃叶数随着雷诺数增大而增大;部分正弦型结构微通道在雷诺数不大于600时,平均努塞尔数略低于光滑通道,说明传热效果有所降低;在雷诺数大于600时,所有正弦型通道的平均努塞尔数大于光滑通道,表明传热效果较好。     

折流杆高效换热器试验研究及工业应用

一、前言传统的老式的单弓形管壳式换热器效率低,阻力高,又容易出现管束的流体诱导振动破坏,近年来在国外出现的新型折流杆结构却是既能解决管束的振动而又能消除传热死区,且能够提高壳程给热系数和     

真实流场中换热管流体诱导振动特性研究

工程用换热器中由于折流板的存在,壳程流体折返冲刷换热管,换热器内流场十分复杂。采用实验和数值模拟相结合的方法对正方形排列节径比为1.25的换热管束在真实流场中的流体诱导振动问题进行分析研究。结果表明:流体折返冲刷换热管,复杂的流体力分布抑制了换热管与漩涡脱落的共振效应。管束边缘换热管受到流体力作用,会极大地偏离原始位置,在新的平衡位置做小振幅振动,振动振幅受管束间隙流速影响较小。管束边缘换热管较大的刚体位移和小幅的高频振动,会加剧换热管与折流板间的切割效应。该研究结果可以作为大型换热器局部流体诱导振动分析与标准完善的依据。     

点波板式换热器内流体流动换热及压降特性的实验研究

介绍了丹佛斯提出并开发的点波板式换热器。分别通过单相水-水换热测试和制冷剂(R410A)-水蒸发换热测试,实验研究了点波板式换热器与传统人字波板式换热器的传热及流动性能。结果表明,新型点波钎焊板式换热器,作为单相换热装置,具有较好的传热和流动性能。与传统的人字波板式换热器相比,较大雷诺数下,点波板式换热器强化传热20%以上,沿程阻力因子降低为传统结构的1/4左右。同时,作为蒸发器,在相似的制冷剂流动特征下,点波板式换热器比人字波板式换热器具有更好的流动和传热性能,这些性能优势,随着制冷剂流动特征的加强将变得更为明显。     

深冷文献消息(国内部分)

<正>93101 刺孔膜片式高效管壳换热器的壳方特性研究周理 安福等《化工学报》1992 №5 599~607对强化壳方传热的新技术──刺孔膜片式管束做了实验考核,与传统的弓形折流板管束相比,壳方总压降减小了45%,管束压降减小约84%。而在Re=104时壳方传热系数却提高了14%,比相同条件下缩放管(Ⅱ)型管束高25%,比折流杆管束高88．6%。93102 CO2＋Ar气体保护焊双面成形焊接在集装箱制造中的应用谢品月《焊接技术》 1992 №5 2-593103 水力旋流器固液两相流测试研究戴光清等《流体工程》1992 №10 1~6     

管壳式换热器壳程的传热强化

本文介绍管壳式换热器壳程的强化传热技术,简述换热器壳程的典型结构、性能,分析强化传热机理。     

恒壁温工况下螺旋管内流体强化传热数值模拟研究

恒壁温条件下,以螺旋管内流体的流动及传热状况为模拟研究对象,并通过综合性能评价因子,比较不同几何参数下螺旋管的强化传热性能,得到沿轴向不同截面螺旋管内流体的速度场、温度场分布规律,及综合性能评价因子随螺旋直径、螺距、管道直径等几何参数的变化曲线。结果表明:转角增大,二次流作用加强,导致垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,同时在热边界层和二次流的共同作用下使得热量由内侧边界层逐渐向流体核心区传递,温度分布成内凹的圆弧形状。螺旋管的强化传热随其几何参数的变化呈现不同的变化规律,与螺旋直径、管道直径相比,螺距对强化传热的影响基本可忽略不计,另外从强化传热角度考虑,对螺旋管选型时应优先考虑管道直径。