双波纹板束逆流传热与流动的数值模拟和实验研究

利用Fluent软件对一种全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟,运用场协同原理进行强化传热机理分析的同时对双波纹板式换热器进行传热实验,验证数值模拟和理论分析的合理性。结果表明：双波纹结构使得流体在流道形成湍流,减薄板片的层流边界层并且改善了主流区域的速度与温度梯度的协同程度,强化传热。双波纹板束本身的传热系数受到板束热侧入口尺寸的影响,并且在固定尺寸上达到峰值,增大冷热流体入口速度可以提升板束的传热能力,同时也受到压降增大的影响。     

油水板式换热器流固耦合分析

为了研究板式换热器流固耦合问题,对油水板式换热器的换热特性及流动特性进行了实验及数值模拟。运用Fluent软件,建立与实验元件波纹参数相同的简化几何模型进行模拟分析,验证数值模拟的可靠性。模拟结果在传热性能与流动阻力方面与实验结果吻合较好。在此基础上,考虑波纹板片的受力,对换热器进行了流固耦合计算,获得了不同工况下板片的应变分布。流固耦合结果表明,当油液黏度较高时,板片所受作用力较大,因此,换热器设计时应综合考虑换热性能、流动阻力及板片的受力问题。     

影响板式换热器对流传热因素分析

对流传热是板式换热器一种主要传热方式,影响对流传热的因素很多,本文主要分析了板片垢层厚度、板片波纹倾角、板片波纹深度、热交换流体进出口位置、流体流动状态、流体粘度等对对流传热的影响,并总结出提高对流传热的措施。     

板式换热器结构优化三维数值分析

应用数值计算软件fluent对BR0.015F型人字形板式换热器进行数值模拟。分别从板片波纹的倾斜角β、高度h和间距l 3方面对板式换热器的传热、阻力影响进行研究,并拟合出相应努塞尔数Nu,传热因子j和摩擦因子f与板间流速的变化关系。结果表明:从对传热效果影响程度来看,波纹的间距l要大于倾斜角β和高度h;而对压降的影响,波纹的间距l要小于倾斜角β和高度h;从对流动状态影响程度来看,波纹夹角β和节距l要大于高度h。对比结果表明:在倾斜角β=60°,节高比为p=2.4时,板式换热器具有较好的传热效果。     

板式换热器波纹板片结构承载特性研究

采用数值模拟方法研究了板式换热器波纹板片结构参数对结构承载特性的影响规律。结果表明:波纹板片的结构承载能力与展开系数和板片厚度成正相关,与波纹倾角和波高成负相关,梯形波纹板片的结构承载能力最佳。对波纹板片进行合理地结构优化,可以在15%～60%范围之内降低板片的结构应力,并且将板片的刚度值提升1. 5～4. 5倍。     

W型波纹板束的数值模拟和实验研究

运用Fluent软件对一种用于气-气换热的W型波纹板束进行了数值模拟研究。模型采用三板双流道的模式,分别模拟计算出不同热侧入口温度、热侧入口速度和冷侧入口速度的工况下,板束的换热效率及压力降,并进行对比分析。对W型波纹板式换热器进行实验研究,验证数值模拟和理论分析的合理性。研究结果表明:随冷热流体入口速度和热流体入口温度的增大,W型波纹板束的换热系数增大,同时压降也会增大。实验结果与模拟模拟结果基本一致且误差在15%左右。     

考虑物性变化及壳体传热的新型板壳式换热器板程流动传热数值模拟

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k-ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与已有实验进行验证。重点分析了不同波纹高度在不同入口流速下的流动传热特性,基于场协同理论揭示了速度场与温度场及压强场协同分布规律。结果表明：流动传热计算不能忽略流体介质物性变化及壳体传热的影响;增大波纹高度流态由曲折流向十字交叉流转变,板间流体分布趋于均匀,换热性能增大;沿沟槽形成连续的涡结构,在触点周围形成具有周期性和中心对称的高剪切涡量集中区,垂直于流动方向场协同呈现周期性变化,波纹高度越高周期性越明显;在波纹核心流域内因流动与热流相似,其协同程度变差。     

螺旋板换热器数值模拟模型的建立

为了对螺旋板式换热器进行数值模拟,建立了换热器的数学模型.使用等角度间隔将换热器中的流体分为多个流动单元,将换热面分为多个传热面单元,建立了流动单元与传热面单元之间的对应关系.应用传热学原理建立了螺旋板式换热器的数学模型.利用这一模型,对实际型号的螺旋板换热器进行了模拟计算,得到了换热器内的温度分布、总传热系数及总流动...     

波纹板式换热器在化产回收中的应用

波纹板式换热器是由多片波纹板重叠压紧在框架中组成，适用于低温、低压和操作空间小的场合。它与传统换热器相比有单位体积传热面积大、占地面积小、板效率高、检修方便和耐腐蚀等特点。本文分别列举了波纹板式换热器在实际焦化生产化产回收各工段中的几个应用实例。     

板式换热器内纳米流体单边流动与对角流动强化传热模拟

对纳米流体在板式换热器内单边流动和对角流动时的传热性能进行了三维数值模拟计算,得到了传热工质的温度、换热系数和流场的空间分布,分析了其压降与流速的关系。结果表明,纳米流体可以提高板式换热器的性能,其中以纳米流体作为冷流体单边流动时板式换热器的换热性能和降压效果最佳。     

凝结换热器采用螺旋槽管的强化传热研究

<正> 引言 螺旋槽管具有轧制方便、传热系数高且抗结垢能力强等优点,因而越来越多地应用于石油、化工、电力等工业部门中.纵观螺旋槽管强化传热的研究发现:螺旋槽管管内强化传热的研究和应用已趋成熟和完善.然而由于实际工作的困难,有关螺旋槽管管外凝结换热的研究尚待深入.为此,本文对螺旋槽管凝结换热器进行了试验研究,并将研究成果应用     

波纹管强化管内沸腾传热的试验研究

分别以煤油和水为工质,对不同流速情况下波纹管和光管的管内流动沸腾传热特性进行了试验研究。试验中采用套管式换热器,依靠管外的高温热水对管内工质加热使之沸腾。在不同流速下,根据试验测量的流量和温度等参数计算管内流动沸腾传热系数。结果表明:随着气相雷诺数的提高,传热系数随之提高;相对光管,波纹管对上升流动管内沸腾传热有明显的强化作用。根据试验结果给出了波纹管管内流动沸腾传热系数关联式。     

含不凝气体蒸汽波节管内凝结特性研究

通过数值模拟,研究了波节结构、空气含量及Reynolds数Re对含空气的水蒸气波节管内凝结特性的影响,并与圆形换热管内的情况进行了对比。模拟结果表明：空气含量增加,波节管壁面平均传热系数减小;波节管内流体流动和换热过程均呈现振荡波动;波节高度增加,壁面平均传热系数先增加后降低,在波节高度0.032 m达到峰值,而摩擦系数一直增加;波节间距减小,波节宽度增加,壁面平均传热系数及摩擦系数均增大;波节高度对波节管内流动和换热影响均大于波节宽度和波节间距。     

双套管双管板换热器流动及传热性能数值模拟

采用CFD软件方法,研究双套管双管板换热器传热及流动特性.对隔绝腔连同内外套管的环形间隙内分别充入空气、水、甲苯气体和氩气4种介质进行模拟.结果表明:不同介质对传热有不同影响,充入水时的换热效果最好,甲苯气体的最差;壳程介质在流体接管进、出口附近存在回流和绕流且速度较小,管程介质流动较为均匀,受壁面边界层影响,速度在管...     

双波纹板管式换热器流场的数值模拟

介绍了一种用于气气交换的错流式双波纹板管式换热器,它具有单位体积换热面积大,结构紧凑、稳定性好以及换热系数高等特点.运用Fluent软件.对不同尺寸的双波纹板管式换热器的流场进行了模拟,经过分析对比得到换热效果最佳时双波纹板片的形状.研究结果表明,换热板片上双波纹的波幅、周期和板间距决定了板式换热器的换热效果和压降等.     

波纹管管外冷凝特性的研究

以煤油蒸汽和水蒸气为工质研究了波纹管管外冷凝时的传热特性。试验中采用内管为波纹单管的套管换热器,分为水平和垂直2种布置方式。在不同流速下,根据试验测量的温度和流量等参数计算波纹管管外传热系数;并与相同参数(流速、温度)条件下光管管外传热系数的理论计算值进行比较。结果表明:随液相雷诺数的提高,传热系数随之提高,相对光管,波纹管管外传热系数有明显提高;波纹管有效地增强了管外冷凝传热;水作为单一工质相对于多组分的煤油,波纹管对其管外冷凝强化效果更好。     

螺旋槽管内流体传热性能数值研究

研究了螺旋槽管内径Di、螺距P、槽深e等各因素对管内流体传热性能的影响,用数值模拟法进行传热系数数值计算,并与相同材质、相同直径和壁厚的光管同步对比。对计算结果进行线性回归处理,确立Nu与Re的关联式。结果表明,螺旋槽管具有较好的传热强化作用,在同等Re工况下,其传热系数较光管提高10%～60%。     

高效波纹管换热器工业化试验

经单管和工业试验，证明了波纹管传热管件是一种强化管内外传热系数特别是管内传热系数的传热元件。标定安装在北京燕山石化公司炼油厂的波纹管换热器，总传热系数约为光管换热器的１．８２倍，压降约为２．２４倍。     

HD低温蒸发系统中填料蒸发器传质传热的分析

通过研究系统中填料蒸发器的蒸发传质传热过程以及两相流动特性，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中离散相与连续相耦合的方法来模拟规整填料内部通道的蒸发传质传热过程，实现了填料蒸发器中两相传质传热的过程以及液滴流动的可视化，为研究气液两相在规整填料内的流动提供了一种模拟方法。通过与实验结果的比较，最终选用RNG k-ε湍流模型来分析规整填料内部气液两相传质传热以及流动情况。数值模拟研究了规整填料板间距对填料内部气液两相传质传热以及液滴运动影响，发现随着板间距的增大，填料内部压力降逐渐降低，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率降低，液滴进出口质量差减小，气相出口温度逐渐降低，蒸发传质传热效率降低。随着气速的增大，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率增加，气相出口温度降低，气液两相传质传热效率降低。     

凹槽表面的流动与传热特性

采用大涡模拟对底面为凹槽的矩形通道内湍流流动与传热特性进行了研究,为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将平直矩形通道内模拟结果与文献中的直接数值模拟结果进行了比较,换热面Nusselt数与采用Dittus-Boelter公式计算所得Nu进行了比较,计算误差小于5%。以凹槽表面为底面的矩形通道的数值模拟结果表明:通道底面的凹槽结构改变了凹槽表面处流动结构,不同的凹槽高度和长度对流动阻力和换热效果的影响不同,在特定的几何参数下,与平直矩形通道相比,凹槽表面时均Nusselt数提高了近50.5%,时均摩擦阻力系数减小了近35.17%,综合系数增加了73.89%。通道内的流动结构显示:凹槽表面附近存在流体垂直流向壁面区域,在垂直流动区域内流体出现前、后分流,分流位置处Nusselt数增加明显,摩擦阻力系数没有明显增加,其综合流动特性最好。