多股流板翅式换热器的微分与优化数值研究

采用微分计算模型对多股流板翅式换热器的优化设计问题进行了研究,提供了一种有效的通道排列方法,并编制出了相应的计算程序.利用该程序,对不同初始长度和不同片厚的多种情况进行了计算.计算结果发现,换热器初始长度对最终的收敛长度没有影响,但片厚对计算结果的影响较大.通过一个数值计算实例验证了上述方法的可行性和有效性.     

低温多股流板翅式换热器设计优化方法研究进展

针对多股流体流动换热、复杂翅片结构优化、多重通道排布匹配以及低温工程应用等特点,本文归纳分析了低温多股流板翅式换热器结构设计中凸显的流股换热匹配、通道分配排列、多物理场叠加以及低温特殊工况下的应用等问题。总结了在通道结构优化与零部件设计中,通过翅片通道传热流动特性及相关性能评价方法来指导结构选型。文章还深入分析国内外现状,讨论了板翅式换热器的研究热点与发展方向。文章指出低温多股流板翅式换热器应用于大型空分等石化工业流程中优势明显,可显著提高气体液化率,降低实际能耗,进而提升系统运行效率。因此,对于实际应用中可能遇到的设计问题,应考虑结合局部换热网络与多流股匹配、翅片结构设计与通道排列算法优化、多场仿真与试验研究等手段形成合理优化方法和设计框架,来摆脱目前传统经验试凑所带来的限制。     

分相的多股流LNG绕管式换热器动态模型

为预测海上浮式天然气生产储卸平台(LNG-FPSO)中绕管式换热器的动态特性,建立了一种分相的多股流LNG绕管式换热器动态模型。采用二维矩阵的描述方法建立了行列数为3(n+1)×3(n+1)的对角矩阵和互连矩阵,对多股流换热器传热计算中的物理参量进行数学表达,实现了多股流多相区换热关系的描述。采用分相区的建模方法提出了相边界交错排列下流体与管壁的传热模型和管壁温度的计算模型,实现了冷热流体在并发相变时的传热计算。实例表明该模型能够计算多股流形式的绕管式换热器,并能处理相边界"交错"的情况。与已发表的模型进行仿真对比,计算结果吻合良好,最大偏差小于4%。     

平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型

板翅式换热器动态特性的复杂性在于其通道间有翅片导热存在．本文从分析翅片的定态和非定态导热过程入手,建立了包括考虑隔板热容的通用平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型．该数学模型能以热阻网络图形式加以描述,通过对热阻网络的变换,获得了可快速求解的三对角阵代数方程组．用此模型计算了两股流板翅式换热器和四股流板翅式换热器的动态响应过程,对流体流量（或进口温度）扰动,理论的预测结果与实验数据相当一致．     

用遗传算法进行多流股换热器网络综合的研究

建立了多流股换热器网络综合数学模型，该模型改进了文献中等温混合的不合理假设。多流股换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划问题(MINLP)，这类问题的非凸非线性的特性使得目标函数存在多个局部最优解。传统的基于梯度的搜索方法在处理这类问题时由于计算规模庞大且极易陷于局部最优解而不再适用，而遗传算法却为解决这类问题提供了很有希望的一个方向。因而对遗传算法求解多流股换热器网络综合问题进行了研究，提出了可以自动产生可行的多流股换热器网络的方法策略，最后通过两个例题说明所提方法是可行的。     

基于流股虚拟温度综合大规模多流股换热器网络

Effective temperature level of stream, namely stream pseudo temperature, is determined by its actual temperature and heat transfer temperature difference contribution value. Heat transfer temperature difference contribution value of a stream depends on its heat transfer film coefficient, cost per unit heat transfer area, actual temperature, and so on. In the determination of the suitable heat transfer temperature difference contribution values of the stream, the total annual cost of multistream heat exchanger network （MSHEN） is regarded as an objective function, and genetic/simulated annealing algorithm （GA/SA） is adopted for optimizing the heat transfer temperature difference contribution values of the stream. The stream pseudo temperatures are subsequently obtained. On the basis of stream pseudo temperature, optimized MSHEN can be attained by the temperature-enthalpy （T-H） diagram method. This approach is characterized with fewer decision variables and higher feasibility of solutions. The calculation efficiency of GA/SA can be remarkably enhanced by this approach and more probability is shown in searching the global optimum solution. Hence this approach is presented for solving industrial-sized MSHEN which is difficult to deal by traditional algorithm. Moreover, in the optimization of stream heat transfer temperature difference contribution values, the effects of the stream temperature, the heat transfer film coefficient, and the construction material of heat exchangers are considered, therefore this approach can be used to optimize and design heat exchanger network （HEN） with unequal heat transfer film coefficients and different of construction materials. The performance of the proposed approach has been demonstrated with three examples and the obtained solutions are compared with those available in literatures. The results show that the large-scale MSHEN synthesis problems can be solved to obtain good solutions with the modest computational effort.     

多组分多股流相变换热器的传热计算

多组分多股流相变换热器在气体液化分离及石油化工中获得广泛应用,其传热计算远较一般换热器复杂。本文对涉及露点、泡点、密度、平衡常数、热物性参数以及传热计算等问题进行了探讨。     

两股流板翅式换热器动态性能研究的集中热容模型

从集中热容模型出发,导出了两股流板翅式换热器流体出口温度对冷流体进口温度(或流量)扰动的传递函数,实验结果证实了其正确性。详细的分析表明,传递函数适用的线性区域,不受温度变化限制,对流量变化要求为Δm/m<30％。两者叠加以后,线性区域限于两者的变化量均在20％之内。     

铸铁板翅式换热器的实验研究

铸铁板翅式换热器可以有效降低露点腐蚀,已经成为低温余热利用的有效手段,但不同翅片结构的流态和传热性能相差很大。在工厂的翅片模型定型后,进行了烟气与空气真实工况稳定态实验,确定了铸铁板翅式换热器的阻力与传热性能参数、传热因子j与Re的关系式以及阻力因子f与Re的关系式,提出了便于计算的铸铁板翅式换热器传热与阻力方程式。     

板翅式换热器的两相流混合性能模拟分析

针对板翅式换热器的气液两相流换热问题,利用工艺模拟软件Aspen Hysys,建立了5种不同冷流组分的板翅式换热器模型。通过比较分析,得出了不同冷流组分气液混合性能对板翅式换热器的换热面积、对数温差和最小温差的影响,为板翅式换热器优化设计提供了新的依据。     

板翅式换热器技术的发展与应用

阐述了板翅式换热器的基本结构、翅片类型以及传热机理。从钎焊工艺、新型材料开发和计算机辅助系统三个方面,探讨了板翅式换热器技术近些年的发展历程和发展方向。简述了板翅式换热器在多股流复杂换热过程中的应用,并展望了板翅式换热器在新能源开发等领域的发展前景。     

板翅式换热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法研究了板翅式换热器的流体流动与传热性能,得出了七种不同高度、厚度和翅片间距大小的翅片流道中流体平均Nu数和压力降随Re数变化的曲线.     

板翅式换热器的技术进展

阐述了板翅式换热器在设计理论方面的进展,包括表面传热分析、流动阻力、表面选择、优化设计、计算机辅助设计等。分析讨论了板翅式换热器在制造工艺方面如真空钎焊工艺、不锈钢制和钛制及耐热高合金换热器钎焊工艺、扩散焊工艺的研究进展与存在问题。指出了板翅式换热器在真空钎焊技术和新材料开发方面的前景与方向。     

PIV Investigations of Flow Patterns in the Entrance Configuration of Plate-fin Heat Exchanger

Flow characteristics in the entrance of plate-fin heat exchanger have been investigated by means of particle image velocimetry （PIV）. The flow field was measured using the two-frame cross-correlation technique. Streamline and velocity contour graphs at different cross-sections were obtained in the experiment. The experimental results indicate that flow maldistribution in the conventional header is very serious, while the improved header configuration with punched baffle can effectively improve the uniformity. The flow maldistribution parameter in plate-fin heat exchanger has been reduced from 1.21 to 0.21, and the ratio of the maximum velocity to the minimum is reduced from 23.2 to 1.8 by installing the punched baffle. The results suggest room for the optimum design of plate-fin heat exchanger.     

板翅式换热器的计算机模拟

编制了板翅式换热器的模拟软件，可对板翅式换热器的设计质量进行检验及对已有设备的性能进行评价。通过对换热器各种工况条件的模拟，可以充分发挥设备的性能，使其在最佳状态下工作。本软件与换热器优化设计软件配合使用，可使设计结果达到最佳。     

铝制板翅式换热器导流结构优化设计

针对NB／T47006—2009《铝制板翅式热交换器》中各种板翅式换热器导流片结构形式,利用CFD有限元数值模拟软件FLUENT,建立了板翅式换热器设计时常采用的4种旁进式导流结构和2种顶进式导流结构模型,通过比较分析得出了导流性能较佳的结构,为板翅式换热器的内部结构优化提供了新的依据。     

基于MUSE软件的板翅式换热器设计与应用

介绍了板翅式换热器的基本结构和建模方法,运用MUSE软件对电站消烟降温系统所用板翅式换热器进行设计,给出了换热器最优设计结果和详细结构参数,并对其进行仿真研究。仿真结果表明,换热器热负荷特性良好。通过消烟降温系统试验分析,经换热器降温后的烟气温度与外界环境温差远小于4℃,达到了换热器的设计要求,具有良好的实际应用价值。     

三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性数值研究

利用FLUENT软件对三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性进行了数值模拟研究,通过建立周期性全截面计算模型,对其强化传热机理进行了研究,分析了壳程内不同位置换热管壁面对流传热系数与换热管至壳体轴心距离的关系。结果表明:流体流经三叶孔时产生的射流以及在三叶孔板后产生的二次流动使壳程传热得到强化;三叶孔板换热器壳程内随着换热管至壳体轴心距离的增大,换热管壁面对流传热系数逐渐减小。