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。     

扇叶型折流板换热器壳程性能及传热机理的数值模拟

利用数值模拟方法比较分析了扇叶型折流板换热器及螺旋折流板换热器流动传热性能及传热机理。结果表明:两种换热器壳程流动状态相近,流体倾斜于管束流动;扇叶型折流板换热器壳程传热系数和压降大于螺旋折流板换热器;雷诺数2 500—5 500时扇叶型折流板换热器综合性能低于螺旋折流板换热器,当雷诺数大于6 500时扇叶型折流板换热器综合性能略高于螺旋折流板换热器;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热性能。     

折流秆氨冷凝器通过化工部部级鉴定

由华南理工大学化机系钱颂文教授和江楠讲师等设计研究的折流杆圈网格状冰机氨冷凝器已于1992年11月在湖南省通过化工部部级鉴定。该冷凝器由400m~2传热面积代替原来所需的800m~2传热面,强化传热达二倍,压降仅为原来的1/4。采用表面张力控制冷凝膜热阻和扁钢折流杆网格     

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。     

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     

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。     

多管程布置微通道分液冷凝器的热力性能

分液式微通道冷凝器(LSMC)是一种新型的微通道平行流冷凝器。本文通过理论计算并实验验证了不同管程布置方案LSMC的管内换热系数和压力降,并采用惩罚因子(PF)对其综合性能进行评价。结果表明:管程数(NP)和每管程换热管数(TNPP)对平行流冷凝器的热力性能都有明显影响。在完全分液效果下,优化的4、5管程LSMC的换热系数分别比3管程LSMC提高了5.7%和13.8%,而4、5管程LSMC的压降也分别比3管程LSMC增大超过23.5%和138.7%。与此比较,LSMC的传热系数和压降在不同TNPP的变化较小,说明优化区间内管程数比每管程换热管数对LSMC单一的热力性能影响更大。此外,实现完全分液的LSMC比部分分液的LSMC热力综合性能好。与实验值比较,LSMC理论传热系数和压降的最大偏差分别为25.6%和20.8%。     

高效传热冷凝器对提高空调机性能的试验研究

对于水冷空调机的冷凝器，采用螺旋槽锯齿管为换热管，壳程采用折流杆支撑结构，可以大大提高冷凝器的换热性能。试验表明，在额定工况下，以B22为制冷剂，与常规低肋管冷凝器相比，在换热面积减少约37.5％的情况下，空调机的制冷量增加3．7％，能效比提高8．5％。     

“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。     

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     

卧式壳管式冷凝器仿真研究

通过工程方程求解器Engineering Equation Solver(EES)开发了一个新的卧式壳管式冷凝器稳态模型。对管束外的传热系数计算公式进行了修正,使其更加适用于R404A。经实验验证,水出口温度和制冷剂出口温度计算值与实验值的绝对误差分别在0.1℃和3℃以内。通过仿真的方法研究了冷却水流速和温度对卧式壳管式冷凝器换热性能的影响,制冷剂的进口温度、进口压力以及质量流量对换热性能的影响以及制冷剂温度和冷却水温度对换热性能的综合影响。     

冷却水压差对离心式冷水机的影响分析

通过对离心式冷水机组冷凝器构造的分析,按管壳式热交换器Kern方程,由管程压降计算出冷却水流速,而后得出冷凝器的传热系数,进而算出冷凝器的热负荷和冷水机组的制冷量;建立冷却水压差和离心式冷水机组制冷量的关系,对冷水机组的设计和运行提供了一些参考。     

冷凝器流程布置方案的研究与探讨

基于传热单元法，建立了冷凝器的稳态分布参数模型。经与前人的实验研究结果进行对比，数值模拟结果与实验结果吻合良好。运用该模型详细分析了六种不同流程布置的二排管冷凝器的换热和流动特性。研究结果表明：单回路冷凝器中，逆流布置换热最好，错流其次，顺流最差；对任一流程布置的冷凝器，当风量不变时，必然存在一最佳冷媒流量使冷凝器性能达到最佳；当冷媒流量保持不变时，也相应存在一个最佳风量，使冷凝器性能最佳。冷凝器流路布置中，重力的影响不可忽略。针对单回路冷凝器进出口总压降过大，沿程压降、热阻及换热系数分布不均匀，提出了一些实用性的分流原则，如双“N”流路，相变点分流等并进行了深入细致的讨论。该研究方法为冷凝器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

微圆管内R1234ze(E)流动沸腾的环状流特性模拟研究

本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究。综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计算结果与已有实验结果吻合较好,此外还研究了不同因素对环状流区域表面传热系数与压降的影响。模拟结果表明：在流动起始区域,截面液膜厚度的分布受重力作用影响,随着流动沸腾过程的进行,该影响作用开始减弱,且有重力作用时的环状流平均表面传热系数高于无重力作用时的环状流平均表面传热系数,随着重力加速度的增加,环状流的平均表面传热系数不断增大;随着质量流速的增大,表面传热系数与压降均随之增大;随着管径增大,表面传热系数与压降均随之减小。     

冰箱板管式冷凝器空气侧换热研究

建立了用于计算板管式冷凝器空气侧换热的数学模型,模型中考虑了背板的非等温特性,确定了背板表面传热系数的计算公式,并讨论了影响空气侧换热的因素.另外还通过板管式冷凝器的换热实验验证了模型的可靠性.     

基于Matlab的管壳式换热器分段计算研究

以折流板结构为基础将管壳式换热器分成一定的计算单元,通过对每个分段单元的研究,从流体物性沿壳体方向变化方面来对管壳式换热器进行整体的工艺设计及计算。并且基于微分法,提出了一种较为准确预测出管壳式换热器管、壳侧壁温分布的方法。通过工程案例分析,并将壁温计算结果与HTRI进行对比得出,管、壳程各单元的壁温平均误差分别1.76%和0.94%,该结果也验证了壁温计算方法的可行性。对于传热系数与压降,与 HTRI 对比得出：变物性计算较定物性在精度有一定的提高。同时通过借助Matlab计算机软件编制了一套用于管壳式换热器分段计算及优化设计程序,实现了换热器的精确优化设计的同时也提高了计算效率,变物性的研究理论为高效低能耗换热器的设计提供了思路和方法,具有一定的工程应用价值。     

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。     

空气侧结构对多元微通道平行流冷凝器传热流动性能的影响

建立了多元微通道平行流冷凝器的稳态分布参数模型,与实验对比验证了模型的正确性。利用所建立的模型,研究了翅片高度、翅片间距、百叶窗开窗间距、百叶窗开窗角度变化对多元微通道平行流冷凝器传热和流动性能的影响。结果表明,随着翅片高度的增大,换热量逐渐增大,空气侧压降逐渐减小;随着翅片间距或者百叶窗开窗间距的增大,换热量和空气侧压降都是逐渐减小;随着百叶窗开窗角度的增大,换热量和空气侧压降都是逐渐增大。     

浅谈石油化工双壳程换热器的应用

加氢装置用双壳程换热器是在壳程筒体内设置一个纵向隔板,隔板穿过管束中心,将管束和壳程分为对称的两部分。从而实现了"纯逆流",使温差校正系数接近于1,并使壳程介质的流速大大提高,因此提高了总传热系数及换热效率。对于壳程成为控制热阻的一侧且介质流速低,需强化壳程传热或壳程可利用压降较大或温差校正系数较小,需提高有效温差或需要减少换热器台数等场合,应优先选用双壳程换热器。但双壳程换热器制造工艺复杂,一次性投资较高。