纵流式换热器结构优化研究进展

介绍了世界范围内纵流式换热器的研究现状。从管、壳程两方面阐述了换热器结构改进及强化传热机理。列举了换热器壳程中用于支撑管束的整圆形板支撑、花格板支撑、折流杆式支撑和螺旋折流片支撑。分析了不同结构优化下纵流式换热器的传热系数、压力损失和抗诱导振动能力等特点。最后对纵流式换热器的发展前景进行了展望。     

纵流式管壳式换热器传热与流动特性的3D数值模拟研究

文章运用CFD软件Fluent分析了三种支撑结构对壳程性能的影响,可为工业用纵流式管壳式换热器优化及强化传热提供依据.文章探讨了水在三种不同支撑结构下的流阻与传热性能,得到不同支撑结构具有不同的传热效果,螺旋片相对其它两种支撑方式更有利于提高传热综合性能,并进一步对这三种换热器的传热强化机理进行了探讨.     

纵流壳程换热器传热性能研究进展

基于折流杆、整圆形孔板、管束自支撑及空心环支撑等纵流换热器壳程的结构特点,从实验和数值模拟两方面阐述了这些换热器壳程流体流动和传热的研究现状,归纳总结了其传热和阻力性能的计算关联式,对比分析了其适用工况,为纵流换热器的进一步发展和应用提供指导。     

花瓣孔板纵流式换热器的研发及试验研究

提高纵流式换热器在较低雷诺数下的传热效率,关键是改善换热器的管束支撑结构。为了解决现有杆式支撑流通面积大、扰流作用不足以及孔板式支撑结构复杂、加工困难的问题,在对折流杆和孔板支撑进行结构和性能分析的基础上,开发了一种结构相对简单的花瓣孔板支撑,并建立了纵流式换热器的试验模型和试验装置。通过对花瓣孔板与折流杆两种换热器进行对比试验,结果表明：在雷诺数Re=1900～7500范围内,二者的总传热系数K都随着雷诺数Re的提高而增大,花瓣孔板换热器比折流杆换热器的总传热系数K平均提高约40%,但压降稍大。可见,花瓣孔板换热器在较低雷诺数下具有良好的传热和压降综合性能,并且花瓣孔板的结构简单、制造方便。相邻两块花瓣孔板交错布置可实现换热管的全方位约束,因而具有良好的防振和抗振能力。     

纵流式换热器壳侧支撑方式的数值研究

提出了一种纵流式换热器壳侧交错短杆支撑方式,并对光滑传热管束的交错短杆、短管、方形折流杆3种管间支承方式及波纹管束自支承、混合管束自支承方式,在流动与传热充分发展区段,采用湍流模型、六面体网格,运用商业软件FLUENT进行了三维数值计算。对各种支撑方式在不同的支撑间距（Ls=4.56和9.13）、不同的Reynolds数（Re＝2630、13150、26300、52600）下的传热特性、流动阻力特性、支撑的可靠性进行了优化研究。得出了各种支撑方式的壳侧Nu、压降及综合指标-h/（LΔp）与Re的关系。     

纵流式管束支撑物的结构及性能对比

纵流式管束支撑物使管壳式换热器壳程流体呈纵向流动，因而该类换热器具有传热效率高、压降小，有效消除了流体诱导振动等特点。本文阐述了纵流管束支撑物的结构变化对换热器综合性能的影响，为改进和优化管壳式换热器提供参考。     

三叶孔板换热器热力性能及其影响因素分析

建立了三叶孔板换热器壳程周期性全截面模型,利用商用软件Fluent14.0及RNG k-ε湍流模型对8种不同结构参数的换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟。分析了支撑板间距、三叶孔孔高、导流筒结构形式等结构参数对三叶孔板换热器传热及阻力性能的影响,并对比不同结构换热器的综合换热性能。结果表明：壳程传热系数与压力梯度都分别随着支撑板间距和开孔高度的增加而减小,且支撑板间距和三叶孔孔高对三叶孔板换热器壳程压降的影响大于其对传热的影响;六边形结构的导流筒换热器换热性能优于圆形导流筒换热器;8种换热器模型中,支撑板间距400mm、三叶孔高3.3mm（模型4-2）的换热器综合性能最好,支撑板间距400mm、三叶孔高1.8mm（模型2-2）的换热器综合性能最差。     

纵流式换热器的结构研究进展

纵流式换热器具有传热效率高，压降小，有效消除流体诱导振动等特点，因而在石化等行业中的应用越来越多，其结构的发展主要表现为高效换热管的应用和管束支撑物的变化，阐述了纵流式换热器的特点，介绍了高效换热管和管束支撑物的结构及性能发展，指出了纵流式换热器的发展前景。     

纵流式换热器的数值分析

利用有限体积法,计算了孔板开孔度分别为0.2,0.3和0.5的孔板支撑纵流式换热器,在雷诺数为5 000,10 000,15 000和20 000时的传热和压降情况,讨论了流体的雷诺数、支撑板的开孔度及开孔方式对传热系数和压降的影响。结果表明,在低雷诺数工况下选用较大的开孔度,换热器的综合性能更高;综合考虑换热和压降,对于不同的开孔度宜选用不同的开孔方式;研究结果对换热器的设计有参考价值。     

杆支撑换热器壳程的单元流道模型及流场分布

提出了一种杆支撑换热器壳程的代表性“单元流道”模型,使结构复杂的管壳式换热器数值模拟更加简便而高效,数值分析得到了杆支撑换热器壳程中心区域的单元流道流场、压力场和温度场分布细节信息,为杆支撑换热器的结构完善和研究强化传热机理奠定了理论基础。