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。     

连续螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟

建立了连续螺旋折流板换热器三维模型并划分网格,采用分离式求解器、SIMPLE压力速度耦合方式与Realizable k-ε湍流模型,利用FLUENT软件对连续螺旋折流板换热器壳程流体流动与传热进行了模拟计算,得到壳程流体速度、压力与温度分布图,并与传统弓形折流板换热器作比较。螺旋折流板节距与弓形折流板间距相等时,螺旋折流板换热器壳程传热系数增加了25%左右,而压力降减小了18%左右。通过对不同螺旋角度的螺旋折流板换热器进行模拟分析,发现随螺旋角增大壳程传热系数和压力降都呈减小趋势,且壳程流体进口平均速度越大,作用越明显,故在实际工程中,盲目追求高的传热系数或低的压降都是不可取的。本数值模拟可为螺旋折流板换热器进一步的工程研究提供可靠的理论参考依据。     

折流板换热器壳程湍流流动与换热的三维数值模拟

利用FLUENT软件对折流板换热器壳程湍流流动与换热进行了三维数值模拟。得到了折流板换热器的温度场、速度场、质点迹线图、压降分布图等。根据模拟得到的结果,从多个方面对折流板换热器壳程湍流流动与强化传热进行了有益的探讨。     

连续螺旋折流板换热器流动与传热性能及熵产分析

采用数值模拟的方法,研究了螺旋角对连续螺旋折流板换热器流动与传热性能的影响,并以熵产数为指标对换热器性能进行了基于热力学第二定律的分析评价。结果表明,相同质量流量时壳程传热系数和压降均随螺旋角的增大而降低,且后者降低的幅度大于前者。连续螺旋折流板换热器壳程横截面上切向速度分布较弓形折流板换热器更加均匀。在靠近中心假管的内层区域,同一径向位置的轴向速度随螺旋角的增大而降低,而在靠近壳体壁面的外层区域则相反。螺旋角越大,不同径向位置的换热管间的换热量分布均匀性越好。壳程质量流量相等时,换热器中传热引起的熵产占总熵产的比重随着螺旋角的增大而增加,熵产数随着螺旋角的增大而降低。     

不同螺旋角折流板换热器流动与传热性能研究

提出了连续型螺旋折流板换热器特征螺旋角的定义方法,通过数值模拟对不同特征螺旋角的连续型螺旋折流板换热器流动与传热性能进行了分析,并进行了实验研究。结果表明,连续型螺旋折流板换热器螺旋折流段内流体呈周期性螺旋流动,在中心轴向位置不存在柱塞流。特征螺旋角越大,连续型折流板换热器的综合性能越好,特征螺旋角为14°的换热器综合性能最优,比其他不同特征螺旋角换热器综合性能平均高出59%～1192%。在高黏度介质、高Re下,特征螺旋角对壳程压降的影响比传热系数更为显著;实验研究结果与数字模拟相符。研究结果为连续型螺旋折流板的结构优化设计提供了参考。     

螺旋折流板换热器数值模拟及入口结构改进研究

利用FLUENT软件,采用雷诺应力湍流模型模拟了不同流量下常规螺旋折流板换热器壳程的流动与传热性能,并用实验验证了模拟的可靠性。为了减少换热器壳侧入口处压降,对螺旋折流板换热器壳侧入口结构进行改进,将流体垂直流入壳体改为入口与壳体形成一定角度。对结构改进后的螺旋折流板换热器进行的数值模拟表明,采用倾斜入口结构时进口处压力降比采用垂直入口结构时低52%以上,且流量越大,这种降低幅度越明显。     

螺旋折流板换热器壳程流体流动的数值模拟

在对螺旋折流板管壳式换热器结构和操作条件进行简化的基础上,采用计算流体动力学分析方法建立数学模型,并利用CFD分析软件FLUENT模拟换热器壳程流动特性,得到了换热器壳程流场分布的直观信息。对流体传热特性做了初步探讨,并比较了弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器的流动特性,为这种换热器结构的优化和产品的研究开发提供一定的依据。     

1/4椭圆螺旋折流板换热器性能的数值模拟

运用大型CFD分析软件FLUENT在简化模型的基础上进行数值模拟,对比分析了1/4椭圆螺旋折流板换热器壳程的传热及阻力性能随螺旋角度变化的规律. 结果表明,在相同的操作条件下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热及壳程阻力性能都随着螺旋角度的增大而减小,其中以螺旋角度为35o的综合传热性能最好. 此外,在相同的螺旋角下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的综合性能优于1/4扇形螺旋折流板以及普通弓形折流板换热器.     

折流板间距对换热器性能影响的数值研究

采用CFD数值模拟方法,研究了简化模型下弓形折流板和螺旋折流板换热器,对应于不同间距/螺距时,流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响。结果表明,两种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随壳程流量的增加而增大,而螺旋折流板结构单位压降下换热系数大于弓形折流板,并且其性能受折流板螺距变化的影响较小,体现了螺旋折流板结构的优越性。计算结果与现有实验结论吻合较好。     

新型六分扇形螺旋折流板换热器壳程传热及流动特性

针对现有四分螺旋折流板换热器中心区域漏流明显的特征,提出了一种新型的六分扇形螺旋折流板换热器。建立了六分扇形螺旋折流板换热器的三维物理模型,应用Ansys CFX软件对其壳程流动与传热特性进行数值模拟,分析了不同螺旋角(10°、20°、30°、40°)和不同工况下六分扇形螺旋折流板换热器的壳侧性能,并与传统的弓形折流板换热器作对比。结果表明,六分扇形螺旋折流板可以显著减少三角区漏流现象的发生,壳程流体旋流特性较好。随着螺旋角的增大,壳侧速度场与温度场分布更加均匀,综合换热性能逐步提高。     

蛇管式换热器传热性能的数值模拟

利用Fluent对光滑蛇管换热器进行了模拟,将得出的结果与经典理论比较,发现数值模拟方法具有相当的可靠度,并在相同外部条件下对4种不同结构的波纹式蛇管进行模拟,得出湍流状态下管内流体的温度场和速度场,从微观上说明了波纹管强化传热机理。分析了波纹高度对波纹式蛇管传热效率的影响。     

折流杆换热器抗振性能的分析

对折流杆换热器抗振性能进行剖析,指出折流杆换热器的抗流体诱导振动性能取决于壳程流体流场的基本性质,而不在于其对管子的支承方式。进而指出折流杆换热器的抗振缺陷,并提出了相应的防振措施。     

椭圆形定距柱螺旋板式换热器的传热特性研究

通过实验对异形定距柱螺旋板式换热器的传热特性进行了研究,利用热质比拟萘升华技术,测量了Re=4200-7000范围内的圆形定距柱和两种椭圆形定距柱柱面及通道底面的对流换热系数,得出了椭圆形定距柱螺旋通道的传热规律,并对其综合性能进行了比较。     

螺旋内槽管内的层流流动与传热的数值模拟

应用数值方法对一种螺旋内槽管管内的流体层流流动和传热进行了数值分析。采用数学变量置换把控制方程由原坐标系中的三维动量、能量及连续性方程转化为二维螺旋坐标系下的数值计算模型，并利用现有的二维数值模拟软件进行模拟计算。计算考察了恒壁温、轴向恒热流螺旋内层流充分发展流体的流动与传热随雷诺数的变化，并研究了螺距的影响。     

急冷换热器裂解气流体分配CFD模拟

运用CFD软件对急冷换热器内管中的裂解气流体分配情况进行了模拟,得出了3种流道下的流体分配情况。模拟结果表明,通过增加流体分配器或者改变部分内管结构都可有效地改善内管中的流体分配情况。     

螺旋扭扁管强化传热与阻力性能的模拟分析

运用数值模拟的方法对螺旋扭扁管的传热与阻力性能进行了分析与研究,并与普通椭圆直管相比较,研究了管内流体的Re、Pr以及管子几何尺寸对其管内传热与流动性能的影响。结果表明,螺旋扭扁管是一种较好的强化传热元件,尤其对具有高Pr数的大粘度流体在低Re数的层流或过渡流时具有较好的强化传热效果。根据数值模拟的结果,利用多元线性回归的方法给出了努塞尔数Nu和阻力系数f的准则公式。     

螺旋板式换热器数值模拟计算的研究

为对螺旋板式换热器进行模拟计算,使用等角度间隔的方式将换热器中的流动通道及传热面分为多个流动单元和面单元,分析及建立了流动单元与传热面单元的对应关系,应用传热学原理建立了螺旋板式换热器的数学模型。应用Visual Bisic 6.0进行程序设计,自动生成方程组,并使用高斯消去法进行求解。模拟计算得到了换热器内的温度分布、总传热系数及总流动阻力。利用这一模型,本文对实际的螺旋板换热器进行了模拟计算,数学模型求解所得的结果与实验数据吻合较好。应用此数学模型还研究了圈数及板间距等对换热器参数的影响。     

型板换热器的传热性能和阻力降特性研究

研究一种新型高效型板换热器 ,对型板换热器的传热特性及阻力降性能等进行了实验研究。通过研究发现 ,型板换热器的传热系数比列管式换热器的传热系数高 5 0 %～ 10 0 % ,阻力降值比传统的列管式换热器低 ,与型板内流体流速的 1 4 4次方成正比     

双波纹板管式换热器流场的数值模拟

介绍了一种用于气气交换的错流式双波纹板管式换热器,它具有单位体积换热面积大,结构紧凑、稳定性好以及换热系数高等特点.运用Fluent软件.对不同尺寸的双波纹板管式换热器的流场进行了模拟,经过分析对比得到换热效果最佳时双波纹板片的形状.研究结果表明,换热板片上双波纹的波幅、周期和板间距决定了板式换热器的换热效果和压降等.     

横纹槽管管外强化传热数值模拟与场协同分析

利用FLUENT软件对横纹槽管和光管水平管外的对流传热进行了数值模拟,并比较两种管的换热特性。结果表明,在相同条件下,横纹槽管外侧换热系数是光管的1.2～1.5倍,且随着Re的增加,倍数值逐渐减小。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析其强化机理。分析结果说明横纹槽管外侧换热得到强化的原因是协同程度随其周围的速度场与温度场之间夹角的变化而改变。