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。     

网状孔板纵向流换热器壳程流体流动及换热特性的数值模拟

应用CFD软件对网状孔板换热器壳程流体流动及换热特性进行了数值模拟研究,揭示了网状孔板强化传热的机理,分析了孔板间距及开孔率对其换热、压降性能的影响,推导出网状孔板纵向流换热器壳程换热与流动的准数关系式. 结果表明,流体流过网状孔板产生射流及二次流现象,强化了壳程流体的传热;在Re=2300~6300范围内,网状孔板换热器比弓形折流板换热器的Nu数增大约50%,但压降比弓形折流板换热器高约2.5倍;在研究范围内,孔板间距减小、开孔率减小均能使壳程流体的Nu数及压降增大,且Re数越大,开孔率、折流板间距对Nu数及压降的影响越大;但随开孔率、折流板间距减小,流体压降增加的速度明显比Nu数快.     

三螺旋折流板换热器多流路通道流动与传热数值模拟

为了增加大螺旋角下单位长度换热管上螺旋折流板数量提高换热,提出三螺旋折流板导流结构,对设置三螺旋折流板后壳程流体的流动与传热进行了数值模拟,重点考察了Reynolds数Re=1391～4174时的壳程压降及对流传热系数,与设置单螺旋折流板的对比结果表明：三螺旋折流板换热器壳程对流传热系数高27.9%,JF因子高13.67%,综合传热性能更好。在此基础上运用耗散理论分析了三螺旋折流板采取不同螺旋角时对换热效率的影响,发现由传热引起的耗散率随Reynolds数变化规律与壳程对流传热系数随Reynolds数的变化规律类似,相同流量条件下螺旋角为64.8°的换热器耗散率最小。另外,中心换热管与壳壁附近换热管的传热系数比较结果显示,中心管热交换量均低于壳壁附近换热管热交换量。     

折流杆气-气换热器

该换热器是华南工学院在研究成功强化换热技术的基础上与桂林化工机械厂联合研制开发的。这种换热器把传统的折流板换热器中的折流板改成了杆式折流支承结构,其壳程流体的流动由折流式变为流体经支承杆网格造成局部湍动的平流式。因此,其特点是强化了管外壳程传热;传热面积得到了充分利用,减少了死区;防止了流体引起的振动;减少了阻力降。     

三螺旋折流板换热器多流路通道流动与传热数值模拟

为了增加大螺旋角下单位长度换热管上螺旋折流板数量提高换热,提出三螺旋折流板导流结构,对设置三螺旋折流板后壳程流体的流动与传热进行了数值模拟,重点考察了Reynolds数Re=1391~4174时的壳程压降及对流传热系数,与设置单螺旋折流板的对比结果表明:三螺旋折流板换热器壳程对流传热系数高27.9%,JF因子高13.67%,综合传热性能更好。在此基础上运用(火积)耗散理论分析了三螺旋折流板采取不同螺旋角时对换热效率的影响,发现由传热引起的(火积)耗散率随Reynolds数变化规律与壳程对流传热系数随Reynolds数的变化规律类似,相同流量条件下螺旋角为64.8°的换热器(火积)耗散率最小。另外,中心换热管与壳壁附近换热管的传热系数比较结果显示,中心管热交换量均低于壳壁附近换热管热交换量。     

U管换热器折流板开孔的综合性能研究

为了解决传统弓形折流板换热器壳侧存在流动死区、流动阻力大、传热效率低等问题,对折流板进行开孔,采用数值模拟的方法,研究开孔折流板结构对U型列管式换热器壳程流体流动、传热及流阻性能的影响。研究结果表明,折流板开孔后,U管换热器壳程流动死区明显减少,壳程流体的传热系数和场协同数随着开孔率的增加都是先增加后减小,并且在开孔率为a=0.242时均达到最大值。折流板开孔前后壳程总体压降变化<4.3%,当开孔率为a=0.177时壳程的压降最小。在折流板开孔率为a=0.242时,U管换热器综合性能最佳。本研究可为U管换热器弓形折流板开孔提供优化依据,为提高U管换热器的综合性能提供参考和借鉴。     

高粘度流质下管壳式折流板开孔换热器换热性能的数值模拟

通过数值模拟计算研究了4块弓形折流板管壳式折流板开孔换热器在高粘度流质下的强化换热性能。模拟结果表明,在高粘度流质中折流板开后换热器压力分布比未开孔前分布均匀些,温度分布同样遵循相似规律,未开孔折流板背根部会产生滞留区,并且滞留区随着速度的增大而增大,折流板开孔后会对流体产生扰动作用,从而改善滞留区,有助于强化传热。     

低粘度流体下管壳式换热器开孔折流板换热性能的数值模拟

利用CFD软件FLUENT对上下布置的单弓形折流板开孔管壳式换热器在低粘度流体下的强化换热性能进行数值模拟。模拟结果表明,在低粘度流体下,开孔后的折流板换热器压力场分布比未开孔前分布均匀些,温度场分布同样遵循相似规律,发现未开孔折流板的背根部会产生滞留区,并且滞留区的范围随着速度的增大而扩大,折流板开孔后形成射流,滞留现象得到改善,有利于强化传热。     

换热器折流板的改进和使用

我厂在1986年大修期间,变换岗位新换上一台主热交换器。该换热器在制作过程中参照折流杆气-气换热器的优点(将壳程变换气由对流变成湍流),在折流板的死角区部份,钻31个ф6的孔,使2％的气体走近路形成强制湍流。一、改造前结构简述列管换热器内径ф1000毫米,H7320毫米,换热面积250米~2,575根ф25×2.5换热钢管,七块圆缺形折流板,折流板间距767毫米,δ=8毫米,ф994毫米。二、改造部份先将折流板与管板的管孔一次进行加工,     

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究

对4种不同结构的螺旋扭曲扁管换热器的管程和壳程传热与流阻性能进行了试验研究,并和采用圆管作为换热管的弓形折流板换热器进行了比较,根据试验数据回归出反映螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程传热与流阻特性的关联式。研究结果表明,螺旋扭曲扁管换热器管程与壳程都有较好的强化传热性能,螺旋扭曲扁管的几何尺寸和流体Re对其管、壳程传热与流阻性能有重要影响。