含聚合物原油螺旋板换热器堵塞原因分析及改进

针对某原油处理厂含聚合物原油的可拆式堵死型螺旋板换热器在运行中出现严重堵塞问题进行了分析。发现堵塞原因较复杂,主要是由于原油在换热器中流速较低,原油中携带的Ca2+、Mg2+等离子形成的微晶以及采出液中携带的泥沙等杂质在重力作用下沉淀在换热器换热壁面所致。根据分析结果提出了换热器改进方案,并对改进的换热器样机进行了现场试验,取得了预期的效果。

板式换热器不等雷诺数对流换热系数的计算

等雷诺数法是目前板式换热器传热试验中对流换热系数的常用计算方法。本文针对等雷诺数法的不足提出一种不等雷诺数时换热器对流换热系数的计算方法,经验证,该方法可以用于板式换热器传热试验中冷、热两侧流体对流换热系数的计算。

贯通型螺旋板换热器在含聚合物原油生产中的应用

分析了原油处理厂含聚合物原油的管壳式换热器和可拆式堵死型螺旋板换热器在运行中出现的堵塞问题,通过对换热器结构特点的分析及现场试验表明:该种换热器能较好地解决含聚合物原油的堵塞问题,在原油开采领域有良好的应用前景。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的摩擦性能及磨损行为

研究真空气压渗流法制备的硼酸镁晶须增强镁基复合材料(体积分数30%)及其基体合金在液体石蜡润滑条件下的滑动摩擦磨损性能。试验条件为滑动距离2km,滑动速度0.5、1.0、2.0、3.0和5.0m/s,载荷5、10、18、25和40N。结果表明:在润滑条件下,引入增强相MgB2O5能提高复合材料在低载下的耐磨性能。随着载荷的增加,复合材料的磨损由轻微磨损向严重磨损转变。临界载荷分别为:1m/s,25N;2m/s,18N;3m/s,10N;5m/s,5N。复合材料磨损情况的扫描电子显微分析和观察显示,复合材料在两种摩损阶段的主导磨损机制分别为磨粒和剥层磨损。研究还发现,复合材料由轻微磨损阶段向严重磨损阶段的转变不仅与载荷有关,还与滑动速度有关。

热处理对Mg2B2O5w／AZ91D复合材料组织及性能的影响

研究了固溶处理和时效处理的Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料组织与显微硬度之间的关系。结果表明:经过415℃固溶处理后,共晶相的分解使复合材料的硬度明显下降。时效处理使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效处理200℃×16h后出现时效峰值201HV,然而随着时效时间的进一步增加,显微硬度降低。经固溶处理415℃×24h,基体中-βMg17Al12相基本溶解,形成过饱和固溶体,接着时效处理8h,-βMg17Al12相以弥散形式析出,从而使得复合材料的显微硬度提高30%;而固溶处理415℃×24h,接着200℃时效处理24h后,析出相在形貌上由连续细小析出相向非连续粗大析出相过渡,这使得复合材料的显微硬度下降到183HV。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。

硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料中界面特性对比研究

对硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料的界面行为进行了对比研究。对复合材料进行了示差扫描量热分析以及对复合材料中萃取的晶须进行了X射线衍射分析,表明在硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料界面无界面反应产物的生成。通过对硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料界面的键合状况进行分析和讨论,认为界面的键合是由无反应产物的化学键合、扩散键合及物理键合所组成。另外,根据已有的关于硼酸铝晶须增强镁基和铝基复合材料界面行为的研究结果,分析得出硼酸铝晶须增强镁基复合材料在硼酸铝晶须/AZ91D镁合金界面上的反应产物只有MgO。

铝制板翅式换热器空气侧传热特性研究

铝制板翅式换热器在气体与液体换热方面应用广泛,其特点是传热效率高、结构紧凑、单位体积传热面积大等。本文利用Kays和London的稳态法对锯齿形翅片的铝制板翅式换热器进行乙二醇与空气换热的试验测试,参照威尔逊绘图法对测试数据进行了处理,得到乙二醇侧与空气侧的传热特性。

板翅式换热器有限元计算及分析

板翅式换热器构造复杂,在强度计算方面缺乏精确的公式计算方法。本文采用ANSYS有限元方法建立了板翅式换热器有限元模型,并通过该模型计算分析设计压力和爆破试验压力下换热器应力分布状况。其计算结果对板翅式换热器的使用有着指导作用。

高压固定管板式换热器多层膨胀节有限元分析

以一台高压固定管板式换热器为例,运用ANSYS有限元分析,设计并分析了换热器采用的双层波形膨胀节。考虑了层间摩擦及接触等因素的影响,将计算结果与其同刚度等效的单层波形膨胀节进行了对比分析。参照GB/T12777-2008标准相关规定对主体结构进行强度校核和比较研究,可为固定管板式换热器多层波形膨胀节的设计提供参考。

镁基复合材料磨损性能研究进展

介绍近年来有关颗粒、短纤维(或晶须)和纤维增强镁基复合材料干滑动摩擦磨损的研究现状,分析了正载荷、滑动速度、滑动距离和增强相种类、大小、形状、取向、体积分数等因素对镁基复合材料磨损性能的影响。

非连续增强金属基复合材料在热循环载荷下的力学行为研究回顾与展望

文中就非连续增强金属基复合材料在循环温度场作用下的复合材料力学行为从实验研究和理论模型建立两个方面作一回顾和介绍;并阐述了未来的发展趋势。

板式换热器热工测试板片微变形问题的探讨及应对措施

通过对板式换热器流体阻力特性试验研究,探讨了由于板片微变形引起的压降检测结果的差异性。并针对该问题提出处理对策,推出一种新型板式换热器液相介质压降测试系统,为压降检测工作提供借鉴。

直流道印刷电路板式换热器过渡区传热与流动特性实验研究

本文研制一台600 mm×80 mm×80 mm外形尺寸、1.5 mm板片厚度、0.75 mm流道半径的直流道印刷电路板式换热器(PCHE)。通过传热与流动特性实验获得典型运行工况下的总传热系数U和范宁摩擦因子f,并与经典的准则式进行对比。结果表明:在1400≤Re≤4792时,准则式对PCHE样机的传热性能的预测结果与实验结果平均偏差在8.8%以内,可以较好预测过渡区PCHE的传热性能;准则式与冷态测试下的范宁摩擦因子f实验结果平均偏差在9%左右,可以预测PCHE阻力性能。与冷态相比,热态测试的范宁摩擦因子偏大,需进一步修正。

风道式热工性能检测装置的数值模拟

采用数值模拟方法对某风道式气—气换热设备热工性能检测装置预处理段进行建模与流场计算,分析结果表明,各运行工况下的流场品质均匀稳定。

肋片布置对相变蓄冷用冷藏车蓄冷板充冷过程的影响

为量化充冷管道外添加肋片对采用相变蓄冷技术的城市冷链配送小型冷藏车用蓄冷板充/补冷过程的影响,以相变材料(PCM)RT5 HC作为蓄冷介质,对PCM凝固过程进行计算,分析充冷管道上肋片数量、肋片形状、肋片厚度及相邻管道上肋片布置方式对充冷时间及蓄冷效率的影响。结果表明,充冷管道上设置肋片,蓄冷板充冷过程中液态和部分凝固的PCM被分隔为多个小区域,小区域内自然对流得到强化,同时相界面延长,传热面增大,冷量传递加快;与充冷管道上无肋片的蓄冷板相比,设置肋片使充冷时间大大降低,蓄冷效率ε得到极大的提升,而蓄冷量略有降低;当肋片数量由4条依次增加至6,8条时,对应的ε及肋片效率ε_(f)增长速率升高,而由8条增加至10条时,ε及ε_(f)增长速率下降;对比肋片截面形状,矩形肋片效率最高,为3.19;肋片厚度t增大对蓄冷效率的提升作用较小;相邻充冷管道上不同肋片布置方式对充冷过程影响较小。研究结果为蓄冷板内充冷管道设计提供参考。

直通道印刷电路板式换热器过渡区传热与流动的实验与数值模拟研究

制造了一台直通道及半圆形截面的印刷电路板式换热器(PCHE)样机并进行了不同流量下的水-水过渡区下的传热与流动实验。采用经典宏观圆管传热与流动关联式获得的计算结果与实验结果有明显偏差,具体为实验f因子更大,总体传热系数随雷诺数的变化更复杂。因此,对相应应用范围内PCHE过渡区液体流动的传热与流动关联式进行了校准。为了获得传热关联式,利用数值模拟获得PCHE过渡区单侧平均表面传热系数。结果表明,基于平均表面传热系数获得的总体传热系数与实验值平均偏差为8.5%,最大偏差为17.2%,但基于平均表面传热系数获得的总体传热系数预测模型与实验结果的偏差在10%以内,说明通过数值模拟获得PCHE过渡区单侧平均表面传热系数是一种可行的思路。

扩散焊换热器垮塌载荷预测与试验研究

以扩散焊换热器出现不可限制的大变形为约束条件,建立板片厚度1.5 mm、流道半径0.9 mm、流道肋宽0.4 mm、材料316L的扩散焊换热器真实应力-应变的材料本构模型。采用弹-塑性应力分析方法预测结构垮塌载荷及结构载荷-位移曲线,并通过扩散焊换热器爆破试验及应变测试进行验证。结果表明:预测的垮塌载荷(121.7 MPa)与爆破试验值相对误差仅为2.64%,验证了扩散焊换热器芯体结构应力计算方法和计算模型的合理性,对扩散焊换热器工程设计具有重要意义。

螺旋板式热交换器传热与流动特性试验研究

基于理论分析,设计并制造了4台典型结构的螺旋板式热交换器。通过试验研究了关键结构参数当量直径de、定距柱密度n,冷流体进口温度T对螺旋板式热交换器传热与流动特性的影响规律。结果表明:换热面积相近的样机,当量直径由19.7增至37.9时,总传热系数相对增加9%,平均压力降相对降低45%;定距柱密度由200增至800时,总传热系数相对增加17%,平均压力降相对增加129%;冷流体进口温度的提高既可使流体之间的传热效果增强,又能减小流体流动的阻力。基于试验数据对湍流状态下螺旋流的对流换热系数和压力降的准则式分别进行了拟合及验证,对流换热系数拟合公式的平均相对误差为5.4%,压力降拟合公式的平均相对误差为6.3%,为螺旋板式热交换器的能效评价奠定了基础。

印刷电路板式换热器板片结构强度设计

针对印刷电路板式换热器芯体板片结构在内压作用下的应力分布情况,采用有限元法研究了关键位置的应力随板片结构参数的变化规律;对比分析了印刷电路板式换热器芯体板片结构采用有限元法和解析法的计算结果,指出了目前解析法进行结构应力分析时考虑不够充分,且部分应力的计算结果存在较大的偏差。建议在进行印刷电路板式换热器芯体板片工程设计时,先利用现有解析法获得板片的初步厚度和肋宽,再用有限元法进行详细的校核和优化。