T2铜管与Q345R管板胀接施工技术

分析了高效冷却器的制造任务关键,由于T2铜换热管与Q345R管板材料的性能差异较大,焊接时易产生焊接裂纹,影响接头质量,胀接则不存在此问题。为保证产品顺利按期交付并使质量达到各项指标要求,针对T2铜管与Q345R管板胀接施工工艺进行了设计,包括胀接设备、胀接顺序、胀接参数、胀接准备以及施工质量要求等内容。该高效冷却器的制造为管壳式换热器Q345R管板与铜换热管的连接施工积累了经验,为同类换热器的制造提供了参考。     

核安全级换热器换设备热管与管板自动钨极氩弧焊接研究

自动旋转脉冲氩弧焊,可满足核电站安全级换热器设备,换热管与管板焊接接头,全位置质量要求,为适应全位置焊接要求,以及导热性能和厚度差别较大的问题,一般对焊接参数采用分段程序的方式进行控制.通过试验确定了合适的换热管与管板焊接的焊接设备、焊接工艺参数等;并通过实际生产应用提出了该焊接方法的应用难点,为其他换热器类设备的换热...     

堡盟助力换热管焊接效率与精度的双重提升

蜂窝换热管是化工行业和发电领域用常见的设备之一。换热管与管板连接焊缝在换热器中起到了对不同压力、不同温度的介质流体间的隔离作用,在有些情况下连接线焊缝对于换热管还起到了"支撑作用"。但其焊缝的精度与牢固程度一直是困扰换热管生产中的难题。而且换热管的焊接后期还需要考虑到焊接后的热膨胀等问题,如果因此造成焊缝不够紧密会导致     

考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展

随着对工业生产成本控制要求的不断提高,换热网络优化的深入研究已经引起了越来越多研究人员的重视。在换热网络综合过程中考虑换热器的详细设计是换热网络综合细化深入研究的一个重要方面,可以降低换热网络的年度总费用,并且提高换热网络综合结果的实际可行性。本文通过文献中的算例结果分析,考虑换热器详细设计的换热网络综合的总费用明显低于不考虑换热器详细设计的总费用,阐述了换热网络综合中考虑换热器详细设计的必要性,强调了换热器的详细设计对换热网络综合的影响。文献中考虑换热器详细设计进行换热网络综合时主要采用了夹点分析法和数学规划法,夹点分析法综合换热网络虽然使包含换热器设计的换热网络结构变得简化易于求解,但是无法保证结果是最优解,而数学规划法综合换热网络能有效的考虑换热器详细设计对换热网络综合的影响,但是考虑换热器详细设计也大大增加了模型的复杂性,本文对此进行了对比和评述,同时认为深入研究换热网络细化设计研究并利用快速而高效的算法搜索全局最优解是未来研究方向。     

换热网络综合中管壳式换热器设计研究进展

管壳式换热器应用广泛尤其是对其设计的研究,回顾了近年来单台管壳式换热器的工艺设计方法,并指出这些方法难以兼顾换热网络的节能降耗。许多研究者,在换热网络最优综合的同时提出了多种面积裕量优化设计方法,虽然考虑了换热网络中各换热器换热面积的优化,但并未考虑换热器的选型与详细设计。近年来,也有研究者基于换热网络综合进行管壳式换热器的详细设计研究,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法均是在给定的工况条件下进行设计,考虑到实际生产中工况条件经常发生变化,单台换热器的设计均采用超余设计难以保证总费用最小。最后,在此基础上,提出一种从灵敏度分析的角度出发以总费用最小为目标基于换热网络综合的管壳式换热器详细设计思路。     

螺旋缠绕管式换热器传热性能优化与计算程序开发

螺旋缠绕管式换热器作为新型换热设备,与传统换热器相比,更为紧凑的管排列方式,增大了设备单位体积内的传热面积,且流体流动过程更易多流股化,从而提升传热综合效率;对设备的传热特性进行研究并与计算机技术相结合实现性能优化与计算方法改善,对于实际设备设计生产与使用具有重要意义;通过计算流体力学（CFD）方式,对螺旋缠绕管式换热器进行简化计算模型结构工作并开展数值模拟,研究不同管排列方式,相邻管层间距,壳程流速,换热管使用材料在设备换热性能方面的影响情况,得到设备优化结构,实现设备性能提升;选定管内径,管缠绕圈数,壳程流速以及管缠绕半径四个因素及其相对应水平参数开展正交试验,并分析单因素对于绕管式换热器综合传热性能PEC的影响情况及各因素的主次程度;运用Visual Basic语言进行计算程序开发,通过对流体物性参数,管内径,管缠绕圈数,管程数等进行输入并自动计算,实现压降,传热系数,综合性能指数等结果的可视化,提高后期设计工艺计算精度。     

基于Solidworks和Fluent的管壳式换热器腐蚀分析与优化

换热器是化工、石油、动力、冶金、船舶、交通、食品和机械等工业部门广泛使用的一种通用设备,换热器对整个企业的投资和发展有着重要影响,据统计在化工生产设备中,换热器约占总投资的30%～40%.换热器换热状况的好坏直接影响到整个装置的平稳运行及综合经济指标,并且对生产的安全、稳定和长期运行起着重要作用.长期以来,管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强和选材广等优点在换热器的生产和使用数量上一直占主导地位.由于其结构的复杂性和使用工况的多样性,常常出现换热器的局部失效甚至整体报废,进而影响到了换热器的工作效率和正常的工艺性能.     

基于板式换热器的脉动流强化换热实验研究

由于脉动流会对板式换热器的换热特性产生影响,鉴于其可以提高各大型设备的主机换热效率且具有节能的效果,针对板式换热器进行了脉动强化换热研究。实验时将俄罗斯莫尔多瓦国立大学自主设计的脉动发生器安装在换热器冷却水端上游部分,用场协同数表示换热效果,分析板式换热器在不同脉动频率、质量流量以及脉动振幅下的换热效果。实验结果表明,由脉动发生器产生的脉动流可以起到强化换热的作用,其强化换热能力与脉动频率、质量流量等因素有关;且脉动频率存在一极峰值,此时换热效率最高,节能效果最佳。     

天然气净化脱硫系统模拟与优化方案

针对陕北某天然气净化厂因靖边气田开发规模不断增大,致原料气中酸性组分含量较设计值高、生产系统故障频繁,本文选择Deshmukh-Mather方程作为理想的热力学模型和DESIGNⅡ软件全流程模拟MDEA溶液循环量提高后的脱硫系统,以确定需要核算的相关设备,最后利用FRI和HTRI等专业软件校核其优化前后的运行状况。结果表明,胺液吸收塔和再生塔的流体力学性能均符合要求,其工作点亦落在塔盘负荷性能图的中部适当位置;在现有浮头式胺液贫富液换热器的基础上,串联地增加1台同型号、同尺寸的换热器,并适当调整其换热管规格即可达到指定的换热要求,解决堵塞现象;用增加换热管管束、翅化换热管表面、提高热媒流率与进口温度等多种手段,均可提高胺液重沸器的换热效果。     

换热器详细设计与换热网络综合同步优化方法研究

回顾了多管程换热器构成的换热网络的最优综合方法与换热器详细设计的研究进展。研究者们采用多种不同算法对换热器进行详细设计,这些算法解决了对于单台换热器在给定热负荷的情况下,以总费用最小为目标的优化设计问题。但这些方法都是对单个换热器进行优化计算,并未考虑到换热器详细设计结果对换热网络节能降耗的影响。换热器详细设计结果将影响换热网络的能量交换与经济性。有研究者基于换热网络最优综合对换热器进行详细设计,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法不涉及换热网络中各个换热器的详细设计与传热系数、换热压降等因素的相互影响,难以保证换热网络总费用最小。在此基础上,提出一种多程换热网络综合与换热器详细设计的同步优化设计方法。本文以换热面积、传热系数为优化变量,压降为约束条件,兼顾每台换热器详细设计,总费用最小为目标进行最优综合。示例分析证明了本文方法的有效性。     

基于Fluent对空气幕防腐功能的研究

对于化工行业,由于高温烟气在流经换热设备时,温度不断下降,当达到某个温度时,气体中的酸性物质就会液化造成露点腐蚀。这种露点腐蚀会严重影响换热器的使用寿命。借鉴目前国外换热器领域的最新技术,针对化工行业中存在的露点腐蚀技术难题,在流道内增设了空气幕隔板,以在换热板边界层形成空气气墙的方式,达到提高换热板温度的作用,有效地防止露点腐蚀。通过对实际结构进行合理简化的基础上,在影响板式散热器腐蚀的主要部位建立了板式换热器温度场数值计算模型,利用CFD软件fluent对采用空气幕技术的板式换热器壁面温度进行数值模拟,得到了换热器流道的速度场、温度场数据,对比了传统的板式换热器与采用空气幕技术的板式散热器叉流单元与逆流单元的换热效果,研究结果表明空气幕技术可以有效地降低换热器入口处换热板的换热效率,提高换热板的板面温度,显著改善板式换热器的防腐性能。     

多流股换热器网络的识别与构造

多流股换热器网络是一种新型的换热器网络。本文用改进的遗传／模拟退火算法优化综合双流股换热器网络,在此基础上进行多流股换热器网络识别和构造的研究。使网络中单个多流股换热器的换热面积最大,总的多流股换热器的换热面积也最大作为将以双流股换热器为换热设备的换热网络综合成多流股换热器网络的一个标准。通过流股匹配矩阵的使用,说明程序自动实现多流股换热器网络的识别和构造过程。文献实例证明本文提出的多流股换热器网络识别和构造方法对降低网络年度化费用是有效的。     

天然气脱硫装置再生系统的优化研究

针对某天然气净化厂处理量为200×10~4 m~3/d装置因酸性组分含量增加而加大MDEA循环量,可能导致该装置不能稳定运行的情况,本研究利用流程模拟软件ChemCAD 6.0.1对该装置进行了流程模拟,并利用FRI TrayRating 1.0.7、HTRIXchanger Suite 4.00及Pipe Flow Expert 2010软件分别对再生系统的MDEA再生塔、贫富液换热器、MDEA重沸器及机泵管线进行核算与分析,核算结果表明,MDEA再生塔的各项流体力学性能均在正常运行的范围内;维持在役贫富液换热器台数不变,将其排列方式由2串两并改造为4串可以解决该设备换热能力不足的问题;MDEA重沸器换热面积过小导致换热能力不足,需要增加换热管管束才能满足生产要求;由于再生塔顶部酸气出口管线PG-1109的气速过大而导致再生塔出现憋压,可通过增大管径措施解决。     

套管换热器换热性能仿真及实验研究

在换热器性能评估平台优化设计的研究中,为了描述套管换热器在热流体动态输入温度下的换热行为,研究其温度分布变化规律,在综合考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、中间墙体的金属蓄热以及流体沿径向导热对出口温度瞬态响应的影响的基础上,提出了以墙体侧蓄热量为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型,得到了在热流体动态输入温度下的换热器温度响应曲线以及换热系数的分布曲线,最后设计了换热器动态仿真平台,对仿真结果进行对比分析,结果表明墙体侧温度模型预测值和实验值数据吻合较好.最大相对误差在9％范围内,其仿真模型符合换热器的换热特性,说明上述简化模型对套管换热器相变换热的研究有较好的参考作用.     

不同形状换热管传热性能的CFD模拟及优化选型

针对一个工业换热器管程传热强化的要求,提出基于CFD模拟的换热管选型及其结构优化方法。选择普通圆管、扁管、螺旋扭曲扁管和内置扭带圆管4种不同形状的强化传热管为考察对象,借助流体力学模拟软件Fluent6.3,对不同传热管的内部参数分布、传热系数、压降大小和综合效果等进行了模拟和比较分析,结果表明螺旋扭曲扁管的综合传热效果最佳,其中传热系数比普通圆管提高了3倍,压降小于0.5 MPa,可满足工业换热器强化传热改进的要求。通过模拟取得了螺旋扭曲扁管适宜的结构参数范围,其中扭曲程度5~15,扁度为2~2.6,通过分析管内流场的分布,证明这种特殊结构换热管对流体湍动程度和传热效果有显著强化作用。     

虚拟未建模动态补偿驱动的双率自适应控制

工业换热过程是蒸汽与循环水在换热器中进行热交换,使供水温度达到工艺规定的目标范围内的复杂工业过程.由于存在蒸汽压力、回水流量波动以及换热器内管壁结垢的扰动,导致被控对象模型参数发生未知随机的大范围变化,使控制器积分作用失效,造成内环蒸汽流量和外环供水温度波动,相互影响,甚至谐振.针对上述问题,利用工业换热过程运行在工作点附近的特点,用确定性低阶线性模型和虚拟未建模动态来描述被控过程.将自适应信号法与双率控制技术相结合,提出了以蒸汽流量为内环输出、以供水温度为外环输出的双率自适应控制器,并给出了该控制器的稳定性和收敛性分析.本文将工业换热过程机理模型作为被控对象,进行了半实物仿真.结果表明,对于工业换热过程,在模型参数大范围变化时,本文提出的控制方法可以将供水温度控制在工艺要求的目标范围内.     

宽通道换热板片结构的多目标头脑风暴优化设计

换热板片作为构成宽通道板式换热器的核心部件,对其换热效果具有直接影响.为有效提升换热器性能,减少能量损耗,提出一种宽通道换热板片结构的多目标头脑风暴优化设计方法.首先,根据换热板片的形状和布局特点,提取梯形凸台尺寸及其分布间隔构成结构参数,采用正交法,基于Fluent数值模拟软件获得25组换热板片结构样本;然后,采用回归构建换热努塞尔数和压力损失的代理模型,以最大换热效果和最小能量损耗作为优化目标,采用基于网格的多目标头脑风暴优化算法,寻优获得最佳换热板片的结构设计方案.统计实验结果表明,换热性能代理模型可以有效降低评价代价,所提出优化设计方法可以更加高效地获得具有最佳换热效果和能量损耗的换热板片结构.     

CAE在强化传热节能减排中的应用

为解决管壳式换热器传热效率低下的问题,以最典型的列管式换热器为研究对象,建立换热管内置转子组合式强化传热装置的三维模型,模拟换热管内流场、温度场、压力场以及换热过程,得到管内流体的流动规律和传热性能的计算结果. 模拟计算结果显示,内置转子组合式强化传热装置的换热管内尤其是近壁区域有较强的湍流度;转子与管壁之间缝隙内的流体有明显的螺旋环绕流动,可显著提高传热系数,并具有自清洁作用. 研究表明,利用CAE手段解决热交换过程的瓶颈问题,可大幅度提高能源利用效率,为实现节能减排的战略目标作出贡献.     

小尺度管壳式换热器管程流场的数值仿真

换热器的管间距直接影响其换热效果.针对其尺寸的设计一向受到重视的问题,为改善实验周期长、条件有限的现状,通过合理的简化,建立了小尺度管壳式换热器管程流动的物理模型和数学模型,利用CFD软件FLUENT,基于结构化网格的有限体积法,运用RNG k-ε模型,在入口速度为0.6m/s及通流面积不变的情况下,分别针对三种不同结构的管程流体流动进行了仿真,得到三种结构下的流场、压力场和涡量场的分布.仿真结果表明,随着管间距的增大,管程流体流动的阻力亦有随之增大的趋势,流动趋近平稳,但换热效果随之降低,为工程设计提供了实际的依据.     

微通道换热器的数值模拟和结构优化

为提高微通道换热器的换热效率,利用COMSOL耦合求解流动和传热方程,对微通道换热器换热特征进行数值模拟.通过分析微通道换热器的温度、微通道的入口与出口的压差以及微通道换热器的总热阻等参数,对其换热性能进行评估.优化微换热器的几何结构可以有效提高换热性能.数值模拟结果表明：当微通道的高宽比为0.8、微通道与间隔的宽度比为0.6、微通道数为71时热阻最小,换热性能最佳.