换热管内微型液轮机研究

换热设备积垢热阻大,能耗高,换热设备污垢使中国工业生产蒙受的损失每年达百亿元以上。发明了换热管内微型液轮机用以实现换热设备在线除垢、防垢并强化传热。当管内液体流动时,液轮机自行运动。由于转子不断刷洗换热管,换热管内很难结垢;如果原有积垢,也可除垢;而且滞流边界层受到不断地扰动,强化了传热。工厂试验证明,换热管内微型液轮机在线除垢防垢效果好。该技术对节能有重要意义。介绍了换热管内微型液轮机的工作原理、转速特性、流阻特性及在线除垢工业试验。     

换热管内液轮机的转速计算

进行换热管内液轮机转子内流体运动分析,根据动量矩定理求得液流给液轮机的转动力矩及液轮机所受阻力矩,在定态流动时液轮机恒速转动,转动力矩与阻力矩应平衡,由此推导出液轮机的转速计算式。进行15种不同参数液轮机的转速特性试验,试验结果与理论表达式比较一致。理论分析及试验结果均表明,影响换热管内液轮机转速的主要因素是流体轴向流速及叶片螺距。流体轴向流速越大,液轮机转速越高,两者呈线性关系;叶片螺距越大,液轮机转速越低。提出表征换热管内液轮机特征的无因次准数,无因次准数关联了液轮机转速及影响转速的两个主要参数——流体轴向流速和叶片螺距。     

液轮机强化管内换热的研究

管壳式换热设备强化传热的方法之一是管内插入物。插入物的形式很多,但大多为单一的强化传热技术,不能防垢除垢。而污垢的存在却大大降低了换热设备的传热系数,增加了能量消耗。换热管内液轮机则实现了换热设备在线自动防垢除垢并强化传热。对液轮机强化管内换热进行了理论及试验研究,提供了传热和阻力的试验数据和方法,分析并得到了膜传热系数关联式。结果表明,液轮机使管内阻力损失仅有少量增加,却较为显著地强化了管内换热。即使与无垢光管对比,液轮机也有效地强化了传热。     

用ANSYS预测内置液轮机的换热管内流动场

用换热管内微型液轮机实现换热设备在线、连续、自动防垢除垢及强化传热是一种实用新型专利技术.其中,液轮机的转动性能对在线防垢除垢及强化传热效率有着直接的影响.研究换热管内流场的流动特性对于提高液轮机转动性能具有重要意义.运用大型有限元分析软件ANSYS/FLOTRAN,数值模拟了内置液轮机的换热管内湍流场,结果有助于液轮机的性能分析及优化设计.     

用ANSYS预测内置液轮机的换热管内流动场

用换热管内微型液轮机实现换热设备在线、连续、自动防垢除垢及强化传热是一种实用新型专利技术。其中，液轮机的转动性能对在线防垢除垢及强化传热效率有着直接的影响。研究换热管内流场的流动特性对于提高液轮机转动性能具有重要意义。运用大型有限元分析软件ANSYS／FLOTRAN，数值模拟了内置液轮机的换热管内湍流场，结果有助于液轮机的性能分析及优化设计。     

用RNG k-ε紊流模型对截止阀三维紊流流动的数值模拟

采用了RNG k-ε紊流模型和贴体坐标对截止阀对称面和三维流场进行了模拟,同时用粒子成像流速仪(PIV)对弯型截止阀对称面模型的测试结果和数值模拟结果进行了验证。数值模拟结果与实验结果吻合较好。实验和计算结果揭示了截止阀的流场特性,并说明截止阀水流产生的涡旋、分离流、二次流和强烈的紊动是截止阀水头损失的主要因素。计算结果表明斜进口截止阀流态好于弯型进口截止阀的流态,RNG k-ε紊流模型对具有分离和二次流的紊流流动具有较好的模拟性。     

内置液轮机换热管的换热研究

介绍了微型液轮机的结构及其自动除垢防垢并强化传热的原理。采用自行设计的套管式传热实验装置及流程，进行了内置液轮机换热管的换热性能实验研究。实验研究结果表明，换热管内置液轮机时的总传热系数比无液轮机时要大，说明内置液轮机可提高换热效果。     

换热管内自动防垢液轮机主要结构参数试验研究

理论分析表明，液轮机的转速随着流体流速的增加而增大，同时流体阻力降也增大。液轮机的结构参数直接影响其转动性能，从而影响其防垢除垢及强化传热性能。通过试验研究，获得了使液轮机具有良好综合性能的主要结构参数，包括液轮机与换热管之间相对间隙及叶片升角的大小，使液轮机能在较低流速下起转，转速高且流阻小。     

利用三维紊流数值模拟进行离心叶轮设计比较

通过设计工况和非设计工况下叶轮内三维紊流数值模拟,比较了两种离心叶轮中的内部流动,以时均的N－S方程和标准k-ε模型为基础,在贴体坐标系中运用SIMPLEC算法进行计算,计算得到了两种叶轮内的流速,压力场分布,预估了水力效率,并与效率试验值进行了比较。计算结果表明,三维扭曲叶片叶轮在流速场,压力场分布,能量性能等方面均优于圆柱叶片叶轮。     

用RNGκ-ε紊流模型对截止阀三维紊流流动的数值模拟

采用了RNGκ-ε紊流模型和贴体坐标对截止阀对称面和三维流场进行了模拟，同时用粒子成像流速仪（PIV）对弯型截止阀对称面模型的测试结果和数值模拟结果进行了验证。数值模拟结果与实验结果吻合较好。实验和计算结果揭示了截止阀的流场特性，并说明截止阀水流产生的涡旋、分离流、二次流和强烈的紊动是截止阀水头损失的主要因素。计算结果表明斜进口截止阀流态好于弯型进口截止阀的流态，RNGκ-ε紊流模型对具有分离和二次流的紊流流动具有较好的模拟性。     

管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究

笔者从理论的角度出发,在实验的基础上,对管壳式换热器的数值模拟进行了分析,并对它的传热强化进行了阐述。     

生物质热风炉换热器流场及热交换模型研究

在对生物质热风炉换热器进行实验研究的基础上,根据其特点建立了相应的三维分析模型,并基于多孔介质分布阻力模型,采用SIMPLE算法、标准k-e湍流模型和壁面标准函数法,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了烟气在换热器管程流动和空气在壳程流动的传热过程。得到了不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图,通过实验验证了分析模型的正确性。对影响生物质热风炉换热器流场及热交换的关键因素进行了探讨,为相关设备的设计、优化及应用提供了有价值的参考。     

换热器管子与管板液压胀合有限元ANSYS分析研究

液压胀合技术是七十年代后期由西德的Krips等人首先发展起来的。但要确定不同管子与管板的胀合压力却是胀合 质量好坏的关键,本文利用有限元ANSYS来确定不同管子与管板的胀接压力,是开发高效率高质量的连接技术的一个大有 作为的发展方向。     

两种型式绕管式换热器传热性能试验研究

Y型和K型绕管式换热器是管侧与壳侧的进出口结构不同的两种换热器,用试验方法对两种型式绕管式换热器进行了水和水蒸气的换热性能对比研究。试验中保持管侧蒸汽的体积流量不变,调节壳侧水的Re变化范围为2800~13000。试验结果表明,在试验范围内和相同Re条件下,Y型换热器具有更大的总传热系数、更低的壳侧压降、更高的壳侧对流换热系数,其最大值分别比K型大17.9%、低61%、高11.6%;以K型绕管式换热器为基准,Y型绕管式换热器的综合传热评价因子PEC在试验Re范围内均大于1,说明Y型绕管式换热器的综合传热性能始终优于K型绕管式换热器。     

矩形翅片椭圆管热交换器流动和换热特性的数值模拟

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管热交换器进行了数值模拟,得到其在不同风速下的流动和换热特性,并就椭圆管和圆管之间阻力与换热特性进行了计算比较,分析讨论了片距及管排数对阻力特性的影响,为风洞热交换器设计提供依据。     

螺旋折流板换热器局部流场和温度场的数值研究

建立连续螺旋折流板换热器和四分螺旋折流板换热器模型,采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究螺旋折流板换热器局部流场和温度场的分布规律,并采用耗散原理对两种折流板结构下换热器的综合性能进行对比研究。结果表明,以耗散分析为指标的评价标准同以换热器综合性能为指标的评价标准具有一致性。相同的壳程流量下,同四分螺旋折流板换热器相比,连续螺旋折流板换热器耗散值较小。两种折流板类型的换热器局部流场和温度场分布均呈现出相同的规律,壳程中心部位,换热管壁面传热系数最高,沿壳体径向,流体螺旋流动状态和换热管壁面传热系数均呈现先减小后增加的现象。同连续折流板相比,折流板的不连续性在小流量下能够促进壳程中心部位的局部传热,当流量增大到一定程度则表现为减弱壳程中心部位的局部传热。计算结果为改进螺旋折流板结构形式提供了理论依据。     

缠绕管式换热器换热管泄漏失效分析

某石油化工厂对换热器管程进行打压试验时发现严重泄漏。采用化学成分分析、力学性能试验、金相检验、扫描电镜分析等方法,对换热器泄漏失效原因进行了分析。结果表明,管程、壳程介质中均含有S2-,Cl-,造成换热器下端管程内外壁的点腐蚀;同时,缠绕管在应力和腐蚀介质的共同作用下,从内壁向外发生应力腐蚀开裂,最终导致换热器腐蚀泄漏而失效。