多向扰流换热管在新建机组凝汽器上应用的探讨

本文通过对多向扰流换热管的应用研究,发现在凝汽器上使用多向扰流换热管代替传统的光管,可以强化换热,降低排汽压力,提高机组整体运行经济性。     

扰流孔及翅片间距对直接空冷蛇形翅片管流动与换热的影响

在传统直接空冷单排蛇形翅片扁平管上增设扰流孔以强化换热。本文应用Fluent软件对有、无扰流孔的2种蛇形翅片扁平管(蛇形翅片管)模型进行三维数值模拟,研究了1.4、2.2、3.0、3.8m/s4种迎面风速下不同翅片间距对有、无扰流孔的2种型式翅片管换热、阻力以及综合性能的影响。结果表明:与未开孔的蛇形翅片管相比,增设扰流孔的蛇形翅片管在各种翅片间距、迎面风速下使空气侧的换热系数提高1%～18%,且流动阻力略微减小;在较小的迎面风速范围内,增设扰流孔可以使相同工况下的最佳翅片间距减小。     

凝汽器采用螺纹管的计算与分析

螺纹管是一种能够双边强化换热的高效换热元件，通过将凝汽器内的光管改装为螺纹管，增强其换热性能；并计算分析改造后的经济性，为螺纹管在凝汽器上的广泛应用提供理论依据。     

多向扰流换热管管内传热与流动特性数值模拟

采用Realizable k-espilon湍流模型对不同雷诺数下的多向扰流换热管进行数值模拟,首先在光滑管中进行数值模拟,并与经验公式进行对比,验证了该数值方法的可靠性;其次研究了该换热管的结构参数及雷诺数的变化对努塞尔数和阻力系数的影响,进而分析出同一雷诺数下槽深比、节距比的变化对湍流动能和出口温度分布的影响,最后归纳出努塞尔数和阻力系数随结构参数及雷诺数变化的准则关联式。结果表明:随着结构参数的变化,多向扰流换热管的传热与流动性能都会发生显著的变化;当节距比和雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能都随着槽深比的增大而增大;当槽深比、雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能随节距比的增大而减小。研究表明多向扰流传热特性优于光滑管,可以起到较好的强化传热作用,准则关联式可为强化换热提供理论指导。     

内螺旋外棘齿管管内对流换热与流阻特性实验研究

针对发电厂换热器的特点及无铜化运行需求,开发出一种新型钢质双面强化传热管———内螺旋外棘齿管,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管对流换热特性和流阻性能进行了实验研究。根据大量实验数据,采用多元线性回归法得到了具有较高精度的管内换热努塞尔数Nu及阻力系数 f计算关联式,并对结构参数对管内换热与流阻特性的影响进行了分析,研究结果为冷凝式换热器的设计及改造提供了理论依据。     

三维内肋管在细颗粒流化床中的传热试验研究

以道达尔Seriola 3120导热油为工质,搭建了一个循环流化床导热油换热特性试验台,对光管和三维内肋管在细颗粒流化床中的换热特性进行了试验研究。试验的Re为150~2200,Pr为10~120。试验结果表明:在本试验范围内,三维内肋管管内对流换热系数是光管管内流换热系数的2.2~2.7倍,三维内肋管内壁温能控制在导热油安全运行温度范围之内。     

燃气热水器汽化噪音问题的实验对比分析

热水器设置温度高水流量小时,热水器有时会出现不同程度的汽化噪音,本文通过设置不同温升,在三种不同的进水温度下,对使用不同扰子的热交换器的汽化噪音进行了分析对比,提出了通过扰子解决汽化噪音的最佳方案。     

基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。     

竖直上升直肋管内超临界二氧化碳换热特性与肋结构优化

高性能超临界二氧化碳(S-CO₂)换热器是实现S-CO₂布雷顿循环系统高效紧凑化的关键核心设备,S-CO₂在光滑通道内换热系数较低,寻求高换热性能与低阻换热结构是发展高效紧凑式换热器的关键。采用五轴电火花成型技术制造出直肋管,通过实验方法研究了S-CO₂在四头直肋管内传热规律,系统分析了流动参数对直肋管强化传热特性影响,定量评估了直肋管与光管换热能力的差异;采用数值模拟方法研究了直肋管结构参数对强化传热和阻力特性的影响规律,获得最优的直肋管结构。结果表明：增加压力和质量流速可以降低壁面温度,提高对流换热系数,直肋管的平均换热能力是圆形光管的1.96倍左右;相较于圆形光管,直肋管可以有效延迟传热恶化发生,且使传热恶化延迟能力提升0.3～1.8倍;当固定肋宽0.5 mm,肋高2.5 mm,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.58;而固定肋高为0.5 mm,高宽比0.33,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.22。     

不锈钢多向扰流强化换热管在南昌电厂凝汽器中的应用

介绍了不锈钢多向扰流强化换热管的强化换热原理及其在南昌发电厂汽轮机凝汽器中的应用情况，并对节能效果作了分析。     

叶片旋流管内核心流强化传热分析与结构优化

管内湍流强化传热方法一般是增加壁面换热面积,但这会显著提高管内流动阻力。本文根据管内核心流强化传热的原理,提出了一种高效低阻的叶片旋流管,分析其传热强化的机理,建立相应的物理和数学模型。数值分析的结果表明,在圆管内置若干组旋流叶片后,可显著强化管内湍流换热,且流动阻力的增幅低于换热强化的增幅;当常温水流过管长为960 mm,管径为20 mm的圆管,且在管内核心流区域设置4组4叶片旋流单元时,其性能评价系数SPEC在Re数为3 000~15 000的范围内均超过1.5,最高可达1.9左右。     

高压加热器传热系数计算方法优化

高压加热器是电站辅机系统中的重要设备之一.近年来,随着我国高参数机组数量的不断增加,高压加热器的几何尺寸也越来越大,增加了设计和制造难度.通过对给水管内紊流换热因子的推导,简化了管壁至水的传热分系数的计算;对汽至管壁的传热分系数的换热因子进行推导,可简化汽至管壁传热分系数的计算过程.     

立管冷凝强化传热研究的进展

立管冷凝强化传热技术是利用Gregorig效应在凹槽的顶端产生薄膜冷凝,并通过凹槽有效地排液,从而达到强化膜状冷凝换热的目的。为此,对波形曲面凹槽管、垂直余弦形沟槽管、V形纵槽管、垂直光管设置纵向金属丝、立式螺旋槽管和小螺旋角的内外螺旋三角翅片管在强化冷凝热方面研究的进展作了概述,并介绍了制备低表面能合金材料以实现稳定滴状冷凝的冷凝换热强化新技术。最后指出,立管冷凝强化传热技术在电站的立式加热器中应用,可以较大幅度地提高给水温度,实现节能增效。     

直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究

扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构特点和流动换热特性,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着翅片间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时,随着风速的增大,换热系数逐渐增大,阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加,两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。     

滴形管凝结换热性能的实验研究

采用特殊的管子形状和表面是最为常用、有效的强化换热手段。该文以滴形管凝结换热作为研究对象,阐述了烟气中水蒸气凝结换热过程的特点及强化换热的条件。对液滴在圆管和滴管不同位置处的受力进行分析,说明不同管形对液膜层厚度的影响程度。通过回收天然气锅炉排烟余热实验,研究滴形管的凝结换热性能,分析影响换热性能的因素,并与圆形管进行比较。结果表明：烟气通过滴形换热管的压损小于圆管,温差大于圆管,冷却水温升高于圆管,换热系数高于圆管。采用滴形管对于强化凝结换热是一种行之有效的方法。     

高压加热器碳钢换热管及管板的冲蚀和腐蚀

我国火电机组的高压加热器常使用碳钢管作为换热管,由于碳钢的抗冲蚀和耐腐蚀性能较差,因此,高压加热器换热管的爆管及管板被冲蚀情况屡有发生。不同的工况与水质都会加剧对换热管的冲蚀和对管板的腐蚀,对这些情况进行具体分析,提出解决措施,控制被冲蚀和被腐蚀速度,才能使高压加热器的使用寿命达到设计值。     

交错蛇形短翅片对扁平管外传热的强化

在火电机组直接空冷凝汽器中采用空冷技术,可以有效降低富煤缺水地区火力发电对水资源的消耗。通过数值模拟的方法,对锯齿形短翅片应用于火电机组直接空冷凝汽器扁平管空气侧强化传热的可行性进行探讨。研究发现,,采用所提出的扁平管交错蛇形短翅片结构,与传统的连续蛇形翅片相比,在各种迎面风速条件下均能起到强化空气侧传热的效果。随着短翅片交错排数的增加,翅片变短,强化传热的效果更为明显。在n 5时,强化传热综合性能评价准则数(performance evaluation criteria,PEC)可达到1.05~1.09;但随着迎面风速的增加,流动阻力的增加变得更为显著,强化传热的效果受到抑制。利用实际数据对模型的有效性进行验证,并对计算域网格数进行校验,结果表明所得结论具有一定的可靠性。     

超超临界锅炉水冷壁管传热恶化对横向裂纹影响的有限元分析

为研究不同传热条件下水冷壁管的温度及热应力分布特征,以某1 000 MW超超临界锅炉水冷壁管为对象,建立了水冷壁管的三维有限元模型,分正常传热和传热恶化2种情况进行了计算。计算结果显示,向火侧壁面热负荷、管内传热系数对传热恶化后的温度和热应力有显著影响,在尚未达到屈服前,水冷壁管的热应力与温度基本呈线性关系。传热正常时,水冷壁管鳍片处温度和热应力值大于水冷壁管向火侧顶点相应值,而向火侧顶点发生破坏的可能性较小;在传热恶化时,水冷壁管向火侧顶点的温度和热应力迅速增大,并明显高于水冷壁管鳍片处,传热恶化的反复出现引起的交变应力最终导致水冷壁管横向裂纹的产生。     

螺旋槽管强化管内换热试验研究

针对电厂锅炉管式空气预热器的管内运行工况,对螺旋槽管管内流动阻力和换热性能进行的试验研究,分析了管内Re数、槽深以及节距对螺旋槽管管内阻力和换热的影响,得到了管内阻力和换热的准则关联式,并对螺旋槽管的热力性能进行了定量分析。     

带拓展面椭圆管束的换热、积灰及磨损特性研究

低温烟气换热器存在的积灰、磨损问题,会增加维修成本,降低换热系数,造成设备运行不稳定,引起安全事故等问题。利用数值模拟方法,采用可靠的数学模型,综合研究了不同拓展面的椭圆管束对烟气横向冲刷椭圆管束的换热、积灰及磨损特性的影响。结果表明：三种具有相同表面积拓展面的翅片椭圆管束具有不同的换热、积灰及磨损特性,其中,H形翅片管束具有最好的换热性能,略优于双H形翅片管束,矩形翅片管束的换热性能略差;由于开缝翅片的存在,H形翅片管束具有更好的抗积灰性能,然而,双H形翅片管束抗磨损能力略优于H形翅片管束。