板翅式换热器的电子计算机计算

板翅式换热器是一种传热效率高、结构紧凑、多股流体可以同时进行换热的新型换热器。近年来,板翅式换热器在石油化工、空分、动力、原子能、汽车、航空、冷冻及国防工业中,使用越来越多。但由于板翅式换热器的设计方法尚未解决,特别是多股流的板翅式换热器,传热过程更为复杂,严重的影响这种新型换热器的推广。为克服这一困难,对这种换热器的计算方法进行了如下的研究,其计算结果与实际工业装置也基本符合。多股流板翅式换热器如图1所示。根据具体的工艺要求,各股流的翅片型式和翅片参数不一定相同。板翅式换热器的截面如图2所示。沿流体方向,求出板翅任意截面上的金     

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本文把套管换热器的基本原理用于三股流板翅式换热器的传热计算,并作了改进,提出了三股流板翅式换热器的简单而实用的传热计算方法。和其他方法比较表明,本法简单实用,有较高的精确度,完全能满足工程设计的需要。     

板翅式换热器两相流混合性能模拟分析

针对板翅式换热器存在的气液两相流换热问题,利用工艺模拟软件ASPEN PLUS,建立了5种不同冷流组分的板翅式换热器模型,通过比较分析得出了不同冷流组分气液混合性能对板翅式换热器的换热面积、对数温差和最小温差的影响,并为板翅式换热器优化设计提供了新的依据。     

石油化工用无相变多股流板翅式换热器的传热计算

正确进行多股流板翅式换热器的传热计算,是该设备设计时首先应解决的问题。本文论述了其传热计算的数学模型及计算方法,并通过三台乙烯换热器的计算表明,该方法具有物性数据正确,传热计算合理,程序适应性强,内存小和计算时间短等优点。     

板翅式热交换器研究进展

板翅式热交换器具有结构紧凑、高效的特点,近年来应用领域得到不断地扩展。综述了单相流和两相流板翅式热交换器入口封头、分布器以及流道的物流分配,翅片的传热和流动特性及表面特性,新型翅片、多股流板翅式热交换器的多目标优化设计,铝合金钎焊用钎料等方面的发展和研究进展情况。指出将CFD数值模拟、实验研究、理论分析3种方法有机结合是研究板翅式热交换器的有效手段,板翅式热交换器应用领域拓展,物流分配,新型翅片开发,钎焊技术,新材料、新工艺的应用,多相流、多股流板翅式热交换器的优化设计以及工艺计算软件的开发等将是今后的研究发展方向。     

多股流换热器网络衍生约束法研究及应用

针对复杂多股流换热器网络综合与优化问题,提出了基于两股流换热器网络优化与综合的多股流换热器网络优化综合方法,并由此方法得到了多股流换热器网络优化结构。在此基础上,重点分析和讨论了多股流换热器网络的衍生约束优化方法的具体运用。结果表明,多股流换热器的引入能够简化网络并节省投资;与基于两股流换热器网络的优化方法相比,衍生约束方法更具优越性:不仅能保证整体网络的优化指标,而且能兼顾多股流换热器的性能,可以得到更优的网络优化结构。     

板翅式换热器的研究与应用进展

简述了板翅式换热器在设计理论如表面特性及选择、传热和流动分析、计算机辅助工程、结构设计等方面的研究成果。分析讨论了板翅式换热器在制造工艺如真空钎焊工艺、高热流密度的换热表面技术、钛和不锈钢换热器的钎焊工艺等方面的新进展和存在的问题。指出板翅式换热器的技术发展趋势是 :耐高压、高温和耐腐蚀新材料的应用 ,扩散熔合焊和超塑性成型等先进制造工艺的研究 ,多相流传热机理及基于CFD技术的设计新方法的研究等     

铝制板翅式换热器空气侧传热特性研究

铝制板翅式换热器在气体与液体换热方面应用广泛,其特点是传热效率高、结构紧凑、单位体积传热面积大等。本文利用Kays和London的稳态法对锯齿形翅片的铝制板翅式换热器进行乙二醇与空气换热的试验测试,参照威尔逊绘图法对测试数据进行了处理,得到乙二醇侧与空气侧的传热特性。     

大型LNG换热器结构设计及换热性能模拟

板翅式换热器目前广泛应用于中小型天然气液化工厂,当其应用于大型天然气液化领域时,由于需要多个冷箱及板翅式换热器并联进行作业,由此带来的流体均布问题较难解决,进而导致换热性能显著下降,这一因素制约了板翅式换热器的大型化应用进程。对现有板翅式换热器结构进行了优化设计,开发出一种新型板翅式换热器换热结构,并对其换热性能进行模拟计算,结果表明,新型板翅式换热器在天然气处理规模较大时,具有较好的换热性能,该研究结果可为大型板翅式换热器结构设计提供参考。     

板翅式换热器工艺设计软件的开发

板翅式换热器(简称冷箱)大多是多股流体在同一台设备中进行气-气、气-液和液-液的冷却、冷凝及蒸发等复杂热交换,因此其工艺设计非常困难。目前,国内虽已引进10余套大型乙烯和轻烃回收成套装置,但从未引进过扳翅式换热器设计技术,故多股流板翅式换热器的工艺设计方法一直未能解决。     

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。     

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。     

管式换热器的优化设计

针对管式换热器设计过程中几何关系的多自变量约束难题,提出了以管长、折流板间距与壳外径之比、管间距与管外径之比三个设计变量作为优化判据。将初投资额与年运转费用作为寻优目标函数,采用复合形电算法求解,避免了求导数复杂的数学运算。实例优化计算结果与常规计算结果的比较表明,优化设计可使管式换热器在满足给定约束条件下,节约２５ ％ 以上换热面积,提高管程和壳程的流速,从而提高传热系数,最终得到操作、能耗和投资等方面的最佳经济结构。     

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。     

多股流缠绕管式换热器管板的有限元分析

缠绕管式换热器广泛应用于煤化工装置,因其结构的特殊性,国内标准规范没有对其管板的设计计算方法做出规定。针对循环甲醇冷却器——一种典型的多股流缠绕管式换热器的管板在不同载荷条件下进行了有限元分析和应力评定,指出了有限元分析方法对于多股流缠绕管式换热器管板设计的经济性、实用性与安全性。     

板翅式换热器模糊优化设计

在板翅式换热器设计中,质量小、压降低及效率高是设计者通常追求的目标,它们之间相互矛盾,是一个多目标问题。应用模糊优化理论,在综合考虑了压降、效率和质量的基础上,设计出了综合技术指标优化的板翅式换热器。     

铝板翅式换热器翅片表面性能的试验研究

目前,国内进行板翅式换热器设计时,直接采用日本神户钢铁公司的翅片表面性能曲线势必会导致板翅式换热器热力设计有较大的误差。为此,设计并搭建了一台翅式换热器翅片表面性能试验装置,对锯齿形、波纹形、百叶窗形3种常见的铝翅片表面进行了冷态和热态试验研究,测定翅片表面传热性能和摩阻损失曲线,得到了雷诺数Re与传热因子j、摩擦因子f的关系。试验结果表明,国产翅片的摩擦阻力与国外接近,甚至低于国外,而传热性能大约低10%;在Re>4000时,随着雷诺数的继续增大,国产翅片传热性能降低较快,这说明国产翅片的加工工艺、制造精度和材料冶金工艺等虽已接近国外先进水平,但还有待进一步改进。     

基于非平衡热力学模型的管内沸腾过程模拟

为了更准确地模拟壁面沸腾过程,根据Lavievile非平衡热力学模型对沸腾流动的壁面热流率进行了划分,通过调节函数结合Sato模型修正了沸腾流动中的混合k ε模型,建立了同时适用于管内过冷沸腾与整体沸腾流动阶段的曳力模型。使用上述模型对环状竖直管内沸腾流动过程进行数值模拟,计算结果与实验值吻合,可以用来模拟整个管内沸腾流动过程。数值模拟显示,沸腾流动可以明显增大管壁的传热系数,但当管壁处蒸气体积分数超过06时,会出现传热恶化现象。     

催化裂化外取热器传热与流动特性的大型冷模实验

为了深入认识催化裂化外取热器内的传热和流动特性,在1套Ø500 mm×3.0 m、内设9根竖直翅片取热管的大型催化裂化外取热器冷态模型中,采用和工业装置类似的传热机制,测量了不同操作条件下外取热器内取热管传热系数的变化规律,并结合床层密度轴、径向变化规律进行了分析。结果表明,取热管传热系数随表观气速(u)增大呈现先增大后减小的趋势,峰值点出现在0.4 m/s时,这一趋势和床层从鼓泡到湍动的流域转变密切相关,工业设计中可以选用床层的起始湍动速度作为最佳操作气速;由于中心区域气泡和颗粒更为强烈的运动,因此中心处取热管的传热系数显著高于边壁区域取热管的传热系数,和床层中心稀、边壁浓的床层密度径向分布相对应;随着床层高度的不断降低,取热管传热系数呈现单调下降的趋势,因此改变床层高度可以作为调节外取热器取热负荷的一个有效手段。     

对数平均温度差对换热器传热面积影响

换热器的最优设计,应使传热面积投资费用达到最低。对数平均温度差（ Ｌ Ｍ Ｔ Ｄ）的计算直接影响到面积指标。对有关文献中已提出的近似计算方法进行了讨论,指出 Ｃｈｅｎ Ｊ Ｊ Ｊ提出的近似方程最适合于应用在换热器的优化设计中。