换热管排布对换热器振动的影响

文章采用HTRI计算软件,分析了换热管排布和增加U型支撑对换热器振动的影响,进行振动分析用以指导换热器的振动设计。     

合成气制乙二醇羰化径向反应器床层换热模拟

为考察生成草酸二甲酯的羰化径向反应器中发生的换热、反应过程,采用COMSOL Multiphysics对羰化径向反应器二维模型进行模拟,将床层划分为进口绝热层和布管区2个区域,重点研究了换热管管径和位置对反应床层温度分布的影响,提出了两排一组,间隔排列的双排布管方案。结果表明:进口温度越低、进口速度越大,进口绝热层越厚;布管区换热能力和管心距与管径之比负相关;小管径换热管床层热点温度较低,随着管心距与管径之比下降,不同管径床层热点温度差异增大;单排换热管对间隙位置热点的影响有限,采用双排布管方案的床层温度分布更加均匀;在本模拟条件下,双排换热管排间距50 mm、后排管心距与管径之比在1.6—1.8时床层压降、平均温度、热点温度均较低。     

蒸发器加热室换热管的诱导振动破坏分析

本文对某公司Na2S项目中的蒸发器加热室换热管进行了流体诱导振动计算与分析。通过计算发现,通道入口处蒸汽流速较大,从而产生卡曼旋涡及紊流抖振,其中卡曼旋涡的频率与换热管的固有频率近似相等,使换热管产生共振,并且在振动与换热管轴向的温差应力的共同作用下,使部分换热管发生破坏。     

支撑失效对折流杆换热器管束振动特性影响研究

建立了换热管的三维模型,采用数值模拟的方法研究了支撑失效对换热管固有频率的影响,并采用实验方法研究了固有频率与临界流速的关系。结果表明,折流杆换热管支撑失效会显著降低换热管的固有频率,且当管阵中存在低频率换热管时,管束整体临界流速显著降低,低频率换热管的临界流速有所提高。     

换热管中心距增大后对管板计算厚度的修正

比照GB 150标准中有关开孔削弱系数的计算公式,分析论证了换热器管板强度削弱系数与换热管中心距之间的相互关系,推导得出了管板计算厚度修正式和修正系数的计算方法,通过实例说明了对管板计算厚度进行修正的意义。提出了GB 151换热器标准中增加"当换热管中心距增大后,允许对管板计算厚度进行修正"的建议。     

管束的空间排布对翅片管换热器热力性能影响的分析

对翅片管换热器热力性能(传热及流动阻力)的各影响因素进行了分析,其中作为换热器核心部分的换热管束,其空间排布(换热管排间距、管间距之间的数值关系)对换热器的热力性能有着至关重要的影响.综述了在场协同理论、等流速流动等相关理论的结合下的最新研究成果.并通过概述翅片管换热器研究中管束对传热及流动阻力影响的国内外研究现状,分析了在不同翅片及基管类型结构尺寸下,管束对换热器热力性能影响的规律,并在此基础上对管束排列形式的研究前景进行了展望.     

管板分程隔板槽面积的计算与分析

介绍了管壳式换热器换热管三角形排列、正方形排列时管板分程隔板槽面积的计算原理和方法.同时以浮头换热器为例,分析了隔板槽面积对管板计算厚度的影响,以期对广大的工程设计人员更好地理解和运用标准,使设计更符合规范的要求提供有益的参考.     

管壳式换热器振动泄漏的分析及处理

根据某台换热器在水运过程中出现的泄漏事件,进行了振动的理论分析及HTRI软件计算。结果表明,主要原因是入口处流速过大,气流分布不均;折流板间距、形式不合理;进口处换热管固有频率较低,临界速度偏小,从而引起振动,导致出现裂纹,引起泄漏。提出通过增加支撑板、重新进行贴胀的措施进行整改。认为此类换热器的设计应采用双管板或者圆盘形折流板结构形式,缩短折流板间距,增加贴胀等。     

错列双管涡激振动风洞实验研究

针对横向流作用下换热器管束的涡激振动问题,采用低速回流式风洞对错列双管结构的涡激振动特性进行了实验研究,测量并分析了横向流作用下雷诺数和节径比对双圆管结构涡激振动特性的影响。实验中错列双管结构的水平距L/D范围为1. 5～3. 0,错位距H/D范围为0. 00～0. 75,风速U范围为0～18m/s。实验结果表明:在实验流速范围内,结构振幅先随流速的增加缓慢变化,流速达到临界值时振幅会突变增大,进入锁频区域,出现涡激共振现象。错列双管结构随水平距的增加,上游管尾流干扰对下游管柱的影响减弱。错位距较小时,下游管临界流速更小,锁频区间更宽。     

换热管束排列对换热器壳程流动与传热影响的研究

利用CFD方法,计算出管壳式换热器换热管不同排列方式的三维压力场、速度场和温度场,并对不同排列方式下的压力损失、速度分布和换热效果进行了对比,为换热器的理论设计提供了一定的参考。     

EDR软件在管壳式换热器设计中振动分析的运用

管壳式换热器的振动设计在工程设计中经常被忽略,造成换热管破裂并给生产带来不利影响。通过分析诱发换热管振动的机理,换热器壳程横流速度的增加,将引起换热管较大振动甚至共振。由此带来不同程度的磨损甚至断裂。理论参数组成的用于检测换热管振动的振动判据是考量换热器是否承载振动的基础。利用Aspen EDR软件的振动分析功能,有目的地对管壳式换热器设备结构中最可能遭受振动破坏的区段进行分析,解读报告,是一种在设计之初有效避免和消除振动影响的方法。并且可以给出防治换热器振动的多项措施,包括确定多种工况,开停车分析,U型管设计,进料管尺寸,入口环形分布器设置,入口速度限制,压应力检测等等。     

地源热泵U型光管与翅片管换热性能对比研究

分别建立实际工程尺寸的U型光管和内部加纵向翅片的U型管模型,采用FLUENT软件对这2种换热器的换热性能进行数值模拟,研究了工质进口流速、进口温度、钻井深度和回填材料导热系数对这2种换热器换热性能的影响。结果表明:增大流速和减小钻井深度对U型翅片管换热器换热性能的改善较U型光管换热器显著,而进口温度和回填材料导热系数的增大对2种类型换热器单位井深换热量的影响基本相当;增加翅片长度和宽度可有效改善换热情况。文中计算结果可为强化埋管换热器的换热提供依据。     

管壳式换热器管板分程隔板槽面积的计算与探讨

根据作者的设计经验,总结了多管程的管壳式换热器换热管在四种不同的排列方式下管板的分程隔板槽面积的计算方法。同时以固定管板式换热器为例,应用过程设备设计计算软件SW6-2011对管板的厚度进行了计算,并分析了隔板槽面积大小对管板厚度的影响。     

换热管缠绕角参数对管壳式换热器壳程流场的影响

以家用采暖炉具的换热器为研究对象，通过三维建模软件建模，应用CFD数值模拟分析在不同入口流速的工况下，换热管缠绕角度对壳侧流体流动和传热性能的影响。仿真分析结果表明：随着入口流速的增加，壳程流体混合程度更均匀，流体受到的阻力逐渐减小；在换热器高度一定时，相对于直管式换热器，绕管式换热器换热面积更大，换热性能更好。     

基于流致振动考虑的蒸汽冷凝器的设计改进

通过HTRI Xist和Xvib模块对蒸汽冷凝器进行了振动分析,选择了典型的16根换热管进行了最大卡门漩涡振幅和间隙流速与临界流速比值的详细计算。根据计算结果对原设计方案进行了设计改进,新方案修改了折流板的结构从而改变了对换热管的支承,对设计改进之后的振动情况重新进行计算,对比了前后计算结果,说明设计改进之后满足了设备的振动要求。研究结果为热交换器的结构设计提供了借鉴。     

不同流体流向管壳式换热器换热特性试验分析

采用正三角形排列,壳体直径为325mm,换热管规格为φ25mm×2.5mm、长度为2000mm、数目为52根,折流挡板间距220mm布置,建立换热器的模型。通过计算冷流体（循环水）和热流体（氯苯）在换热器中的传热,得到热负荷、传热平均温差、传热面积、循环水用量。通过仿真分析E型、F型、J型壳体换热器的温度场、速度场、壁抬升距离,结果表明E型壳体换热器的温差、流速、换热最符合预设换热需求。同时为换热器结构设计提供了参考。     

新型螺旋盘管换热器的流动及传热性能研究

一种新型的高换热效率的螺旋盘管换热器。将该新型换热器与普通的管壳式螺旋盘管换热器进行理论分析对比,该新型换热器具有以下主要三个方面优势:可轻松拆卸,定期清除管外壁上的污垢;能有效提高管外侧的对流换热系数;有效减少了管壳体本身的蓄热耗能。通过理论分析计算,比较了设计新型螺旋盘管换热器的性能优劣;并进行了实验研究,在实验中,通过对比实验发现新型螺旋盘管换热器管外侧水流速是普通螺旋盘管换热器的2.3倍,管外侧对流表面换热系数是普通螺旋盘管换热器的1.69倍。验证了新型螺旋盘管换热器能够有效提高换热能力,为螺旋盘管换热器的结构设计、性能优化提供有益的理论和实践依据。     

换热器管束中折流板的正确机加及穿装管束工艺技术

本文讨论了折流板管孔的的最佳钻销排序和方向。折流板的排列要与实际装配的排列顺序相一致;折流板上的换热管孔要从靠近固定管板一侧的折流板开始进行钻削。由于钻削方向和重叠顺序的不同,造成组装管束时穿装换热管的难易不同。经过理论分析和实践比较,确定了正确的折流板换热管孔钻孔先后排列顺序。管束作为换热器的主要组成部分,其主要由折流板、管板、换热管、支持板、拉杆、定距管、导流筒、假管、旁路挡板、滑板等元件组成。其中管束中比较重要的折流板的数量是根据换热器直径和换热管无支撑跨距决定的。钻孔前,折流板需要摞成摞,再借用钻完孔的管板作模板,进行折流板的换热管孔打窝,然后据此钻削折流板上的换热管孔。     

对管壳式换热器换热管断裂的分析

随着石油化工装置的大型化,管壳式换热器的规格也趋于大型化。大型换热器更容易使换热管产生振动,剧烈的振动会导致换热管断裂。如何避免事故,需要工程设计人员在设计阶段采取措施,消除隐患,避免换热管振动对换热器产生破坏。GB/T151-2014《热交换器》附录C给出了一个较为全面的预测振动的方法。根据标准规范的知识,分析某个换热器换热管断裂原因,提出有效的解决措施。     

用折流杆换热器代替折流板换热器的应用分析

根据GB 151—1999《管壳式换热器》中的附录E,利用案例通过定量计算分析了换热器在壳程大流量作用下引起换热管与管板连接处发生泄漏的原因。结合实际情况重新合理选择换热器结构形式,用折流杆换热器代替普通的折流板换热器以减小换热管的振动,验证了折流杆换热器在实际生产中发挥的巨大作用。