折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h．壳程总压降△p以及单位压力损失下的传热系数h／Ap作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降△p以及h／Ap随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明：随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h／Ap减小：在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h／Ap,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度。可提高换热器的换热性能。     

折流杆换热器的壳程结构参数对协同场的影响

对折流杆换热器在壳程不同结构参数和不同工况下的平均角度场进行了数值计算,结果表明：折流栅间距对平均角度场的影响较小、折流栅有效流通面积即折流栅的最大流通面积与壳程截面积之比对平均角度场影响较大。而Re数对平均角度场影响也较大。     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h,壳程总压降Δp以及单位压力损失下的传热系数h/Δp作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降Δp以及h/Δp随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明:随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h/Δp减小;在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h/Δp,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度,可提高换热器的换热性能。     

曲面弓形折流板换热器壳程压力降的数值模拟

采用Fluent软件数值模拟了一种新型折流板换热器——曲面弓形折流板换热器壳侧流体的流动状态,计算了壳程压力降,并与普通弓形折流板换热器进行了比较。结果发现:在流量一定的情况下,曲面弓形折流板换热器的壳程压力降明显低于普通弓形折流板换热器的壳程压力降,而且随着曲面折流板曲率半径和折流板圆缺口高度的减小,曲面弓形折流板换热器的壳程压力降降低的百分比增大。     

密封条对六分螺旋折流板换热器壳程侧换热影响

针对两种不同剪裁方式(60°、90°)布置的六分螺旋折流板,建立无密封条和存在密封条的换热器壳程侧模型;采用CFD分析软件借助数值模拟的方法,研究密封条及密封条结构改变对换热器壳程侧流动和传热的影响。结果表明:密封条的存在能够有效的提高壳程侧的换热系数,对90°扇形剪裁方式布置的六分螺旋折流板换热器壳程的影响较60°明显;在壳程侧换热系数增加的同时,壳程压降也随之增大。密封条宽度与间隙比值越大,壳程侧的换热系数越高;当比值为94.1%时,壳程单位压降换热系数较无密封条时增加(8.05~17.8)%。     

孔板支撑换热器壳程流场的数值预测

孔板支撑换热器用整圆形孔板代替传统的弓形折流板来支撑管束，消除了大部分传热死区，并由于小孔射流和扰流作用在较低雷诺数下提高了传热效率。本文提出了孔板支撑换热器的单元流道简化模型，用数值方法预测了大管孔孔板和小圆孔孔板支撑单元流道的流场。结果证明孔板支撑强化传热的主要机理是破坏管壁表面的液体边界层，大管孔孔板的综合性能优于小圆孔孔板。     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

倾斜折流栅式换热器壳程热力特性研究

为提升常规斜向流换热器的壳程传热性能,提出了一种倾斜折流栅式换热器。采用CFD分析软件FLUENT,标准k-ε模型方程对两种斜向流换热器的壳程热力特性进行了数值研究,并运用场协同原理分析了斜向流换热器的强化传热机理。结果表明:随着折流栅倾斜角的降低,壳程传热系数、压降、综合性能升高,但随着倾斜角的继续降低,如在(60~70)°范围内,壳程传热系数和综合性能基本保持不变;倾斜折流栅式换热器能够提高壳程局部纵向流场的流速,增加壳程流体整体的斜向流程度和速度场与温度场的协同性,强化换热。倾斜角为70°时,倾斜折流栅式换热器较常规斜向流换热器壳程传热系数和综合性能分别提高(7.54~7.66)%和(6.29~6.45)%。研究结果为斜向流换热器的结构优化和推广应用提供了理论依据。     

开孔形状对大小孔折流板换热器性能影响的研究

为了改善传统弓形折流板换热器换热效率较低、压降损失大等传热状况,在大小孔折流板换热器开孔面积相同的条件下,建立了大孔形状分别为圆形、正方形和三角形的数值分析模型,应用CFD技术对大小孔折流板换热器的流动和传热规律进行了研究,得出了大孔形状对换热器壳程传热系数和压降的影响。     

螺旋折流板换热器壳程传热性能的研究

主要对18°,25°,30°螺旋角的螺旋折流板换热器壳程传热性能进行了测定与研究,同时又进行了18°,25°,30°螺旋角的螺旋折流板换热器与传统的弓形折流板换热器壳程传热性能的比较。即从试验中得出了螺旋角为30°的螺旋折流板换热器的传热效率最高,又得出18°,25°,30°不同螺旋角度的螺旋折流板换热器的壳程传热效率都比传统的弓形折流板换热器壳程传热效率高。     

基于三维实体模型的纵流壳程换热器数值研究

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,建立了"周期性全截面计算模型"和"单元流道模型",并对其计算结果进行了对比分析。结果表明:随着换热器壳体内径D的增大,2种模型的计算结果逐渐接近;当D>800mm时,2种模型计算结果的误差已降至10%左右,此时"单元流道模型"具备实用性和适用性;在D≤800mm时,提出了"单元流道模型"的修正算法,给出了压力梯度和对流传热系数的修正关联式。     

高温高压U型折流杆换热器的制造技术

折流杆式换热器是一种壳体内的折流元件由一系列细小的折流杆组成的管壳式换热器,是为了改善常规的板式折流板换热器的流体诱导振动而设计的。折流杆与换热管之间的配合是否精密,决定了换热器管束是否能够满足设计技术要求。而对于高温高压工况下的U型折流杆换热器,在制造技术上需克服折流圈的装配、换热管消应力处理、装配精度高等相应难题。在某石化公司第二转换炉废热锅炉(E-8)制造过程中,针对以上制造难点进行了攻关,通过提高换热管的精度要求、采用模具组装法保证折流圈组对间隙、对每个规格的U型管在弯制中进行预估,并采用整体入炉热处理方法控制变形量,解决了制造过程中的加工工艺以及制造上的难题。     

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。     

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。     

波形折流杆与弓形折流板换热器的综合性能比较

对波形折流杆换热器与传统的弓形折流板换热器的传热性能及壳程流阻性能进行了工业实验研究 ,结果证明 ,波形折流杆换热器的综合性能优于传统的折流板换热器     

聚光电池组件用换热器内温度场和速度场的模拟研究

根据换热器结构特点及换热特性,对换热器内的换热情况进行理论分析,建立了以水为工质的流动和传热的几何模型,并用有限元分析软件ANSYS模拟出换热器在换热过程中水的温度场和速度场的变化情况,分析了换热器内这两种场的相互作用,对换热器的最优化设计提供了理论依据。     

同轴套管式深井换热器的换热性能分析

同轴套管式深井换热器是一种开采地热能的有效方式,为了提高其换热器的换热性能,采用有限体积分析方法,开展了同轴套管式深井换热器传热性能研究.通过建立近地热源区域的同轴套管式深井换热器三维传热模型,分析了入口流速、入口温度以及保温管距井底距离等关键因素对换热器采热功率的影响,结果表明:入口流速由0.1 m/s增加到1 m/...