钉头管自支承换热器壳程冷凝传热的试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对3种不同钉头间距的钉头管-光管混合管束和纯光管管束换热器进行了冷凝试验对比研究。研究结果表明:(1)钉头管-光管混合管束换热器中,钉头不仅能起到强化传热的作用,而且每个钉头都对管束起到支承作用,使管子受力均匀,大大减小因管子振动磨损而造成破坏的可能性;(2)钉头管钉头纵向间距对换热性能有很大影响,在纵向间距S=20、35、50mm的3种钉头管-光管混合管束中,S=35mm的混合管束冷凝换热性能最好,管外膜状冷凝对流传热系数h0比纯光管管束平均提高了121%。     

基于CFD的圆肋翅片管结构优化

应用数值模拟的方法对不同翅片角度、不同翅片间距的伞形翅片管通道的流动与换热特性进行了研究,以正方形布管时4根管所包围区域为单元流道进行计算。结果表明。在文中尺寸条件下,壳侧流体的换热性能随伞形翅片角度α的增加而增大,其中α=120°时的换热性能在几种伞形翅片管中最优,阻力损失相对较小;α=120°时,不同翅片间距的伞形翅片管中,翅片间距为16 mm的伞形翅片管的换热性能因子j较翅片间距为8 mm的伞形翅片管提高12.3%,阻力特性因子f较翅片间距为8 mm的伞形翅片管增大27.8%。对不同角度以及不同翅片间距的伞形翅片管通道换热与流动阻力特性的研究,对优化现有翅片管的结构、提高换热性能具有重要意义,并对管型选取提供依据。     

组合式及多壳程管壳式换热器

技术简介：空心环管壳式换热器是由华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术,主要用于硫酸、石化及空压机制造行业。该换热器是一种采用空心环支撑双面强化传热管（缩放管、双面整体形翅片管等）管束的强化传热型管壳式换热器,其特点是流体阻力低,传热性能好,特别适用于大流量、低压降的气—气或气～液换热。与传统的单弓折流板管壳式换热器相比,在同等条件下,总传热系数可提高80％～100％,换热面积可减少35％~40％,压降可降低30％~40％。     

微型自然对流换热器性能数值仿真

通过CFD对微型自然对流换热器(Micro natural convection heat exchanger,全文缩写为MNCHE))的性能进行耦合仿真,模拟耦合换热过程中自然对流过程中速度、温度、传热速率等信息,分析换热管结构、管内流速等因素对自然对流换热性能的影响。结果表明:同类型换热管条件下提高管内流速对增加自然对流速度及传热速率影响:0～0.75m/s范围内效果明显;在0.75～1.00m/s范围内效果减弱;超过1.0m/s无影响;自然对流速率最高为16mm/s、传热速率最高为236w;不同类型换热管中,螺旋半径小的换热管自然对流换热效果好。     

开槽螺旋翅片管换热器传热与流阻性能研究

开槽螺旋翅片管换热器是在连续螺旋翅片管的翅片上均匀开许多小口 ,与普通的连续螺旋翅片相比 ,其传热面积有所增加 ,间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流 ,可强化传热效果。将开槽螺旋翅片管换热器的传热和流动性能的试验研究与普通连续螺旋翅片管换热器的传热和流动性能进行比较 ,结果表明 ,开槽螺旋翅片管换热器具有更好的强化传热效果 ,在实验范围内 (Re =30 0 0～ 15 0 0 0 ) ,开槽螺旋翅片管换热器的传热系数是普通连续螺旋翅片管换热器的 1 2～ 1 4倍 ,而流阻增加不多。     

滴形管束换热及流阻特性的实验研究

对空气横掠叉排滴形管束的放热及流阻特性进行了实验研究。讨论了排列方式对管束平均放热及阻力系数的影响以及平均换热系数随流动方向管排数而变化的规律。给出了计算平均换热系数及阻力系数的实验关联式。在传热实验中，采用了热质比拟原理及萘升华技术。实验的雷诺数范围为１００００～１２００００。实验结果表明，滴形管束和圆管管束相比具有强化传热及节约能源的双重优点。     

管壳式换热器壳方传热及压力降计算方法的综合评述

从很早以前就知道横过管排的流动星最有效地提高换热器中传热的方法之一。因为从物理结构来考虑,横过管排的流道反复扩大和收缩,管子下游侧(即管子的背后)边界层的分离和形成强烈的涡流,使得俊热效率较高。特别对于三角形和错列正方形排列的管束,这种效果更加明显。同样,为了这个目的,在工业换热器的设计中,经常在壳方加入折流板,用以增加流体的流动速度和湍动程度。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小     

基于犉犔犝犈犖犜的3种翅片管强化传热效果模拟比较

应用FLUENT软件对纵向翅片管、圆形翅片管和椭圆形翅片管的传热性能进行模拟分析,得到流场中温度和压力的分布,并分别将纵向翅片管和椭圆形翅片管的传热性能与圆形翅片管进行比较。分析表明,纵向翅片管的传热效果最差,椭圆翅片管与圆形翅片管的传热效果相当,但椭圆形翅片管对流体造成的压降略小,综合传热效果最为理想。     

基于FLUENT的3种翅片管强化传热效果模拟比较

应用FLUENT软件对纵向翅片管、圆形翅片管和椭圆形翅片管的传热性能进行模拟分析,得到流场中温度和压力的分布,并分别将纵向翅片管和椭圆形翅片管的传热性能与圆形翅片管进行比较。分析表明,纵向翅片管的传热效果最差,椭圆翅片管与圆形翅片管的传热效果相当,但椭圆形翅片管对流体造成的压降略小,综合传热效果最为理想。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

椭圆矩形翅片管容积式热交换器二维数值模拟

建立了一种采用椭圆矩形翅片管的容积式热交换器流场的二维数学模型,通过该数学模型对此热交换器流场进行了数值模拟,结果表明,数值模拟计算点的温度变化与实验结果基本吻合,为进行此种热交换器的分析和设计提供了一种粗估手段。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。     

波纹管与缩放管传热性能比较及场协同分析

利用FLUENT软件对波纹管、缩放管和光管夹套间空气对流传热进行了数值模拟,结果表明波纹管有较好的综合强化传热性能。应用场协同理论分析了波纹管、缩放管强化传热机理,发现在波纹管波峰下游处,温度梯度和速度场之间的夹角变小,纵向速度场和温度梯度场更加均匀,协同程度最好,从而强化传热。通过实验验证了数值模拟的可行性。     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。     

插入物对新型换热器传热性能的影响

在新型换热器--自支撑矩形缩放管换热器的基础上,利用Fluent数值模拟方法,研究了在其壳程内分别插入传统插入物(旋流片)和新型插入物(折板)后传热性能与流动特性的变化,研究的雷诺数(Re)变化范围为27900~41900。结果表明,与空管缩放管换热器相比,插入旋流片和折板的换热器壳程的传热系数随Re的增大分别增加了31.07%~33.08%和38.01%~46.74%;插入物在提高传热系数的同时也引起了通道内压降的增大,插入旋流片和折板时通道内压降分别增加了69.32%~77.42% 和 68.49%~87.16%;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入旋流片的,无插入物时则最差。提高换热器传热性能的关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,减小速度场与温度场间的协同角是增强换热器传热性能的一项重要措施。     

杆式防冲结构对管壳式热交换器性能的影响

传统防冲结构--防冲板因其结构简单、适用性强等优点应用非常广泛,但是防冲板的引入也带来了热交换器壳程压降增高以及热交换器综合性能系数降低等问题,通过对防冲结构进行改进以提高热交换器综合性能,减少其能耗损失具有重要意义。采用美国HEI设计中提到的防冲杆作为防冲结构,通过建立相应的物理模型,分别对加装防冲板和防冲杆作为防冲结构的管壳式热交换器进行数值模拟,比较2种不同防冲结构对壳程流场的影响。研究结果表明,在所研究的进口流速范围内,管壳式热交换器防冲杆结构相比于防冲板结构,壳程平均传热系数仅降低0.9%,壳程压降平均降低20.48%,综合性能系数提升23.35%。     

ST形翅片管卧式重沸器在己烷油装置改造中的应用

介绍了液体沸腾传热机理和T形翅片管卧式重沸器传热机理,阐述了ST形翅片管卧式重沸器 在己烷油装置中的应用。应用结果表明,采用ST形翅片管使系统操作更为安全,增强了传热效果,减少了 维修工作量而又不增加设备投资费用,且消除了扩能"瓶颈"。     

螺旋槽管强化传热原理及在石化装置上的应用前景

详细介绍了螺旋槽管换热器的强化传热原理 ,阐明了在无相变和有相变两种工况下 ,螺旋槽管换热器的强化作用 ,并介绍了螺旋槽管换热器的设计计算方法。说明了在石油化工装置上应用的必要性