3D simulation on the unit duct in the shell side of the ROD baffle heat exchanger

The ROD baffle heat exchanger can slightly enhance the shell side heat transfer coefficient with the significant reduction of pressure, loss due to the shell side fluid flowing longitudinally through tube bundle, which leads to the reduction of the manufacture and running cost and in some cases to the dimensions reduction of the heat exchangers. Because of the complexities of fluid dynamics equations and the structure of heat exchangers, few theoretical researches have been accomplished to specify the shell side characteristics of the ROD baffle heat exchanger. A unit duct model in the shell side of the longitudinal flow type heat exchanger has been developed based on suitable simplification. A numerical analysis on shell side of the ROD baffle heat exchanger has been carried out at constant wall temperature to obtain the characteristics of heat transfer and pressure drop. The numerical results show that the ROD baffles placed vertically and horizontally in the unit duct continue to shear and comminute the streamline flow when the fluid crosses over the ROD-baffles, and change the fluid flow directions, and then the continuity and stability of the fluid axe destroyed. The effect of disturbing flow can promote fluid turbulent intensity and effectively enhance heat transfer. The numerical analyses can provide the theoretical bases for optimizing the structure of ROD baffle heat exchanger and improving its performance.

电动叉车轮边减速器壳体的力学分析及优化

受静力和动力影响,电动叉车轮边减速器壳体易造成变形失效和振动疲劳失效等问题。因此,使用ANSYS有限元分析软件对减速器壳体分别进行静力学分析和动力学谐响应分析。研究发现,当满载工况条件下,壳体轴承内圈中下部发生明显变形,采用增加轴承壁厚方法对内圈中下部风险位置进行优化,能使壳体力学性能满足使用要求;当激励频率为2669.5 Hz时,壳体下群部力学性能较差,寿命较短,采用减少下群部预留孔数量的方法对下群部风险位置进行优化,能改进壳体力学性能,延长壳体的使用寿命。

螺旋套管换热器多样式内管壳程流体强化传热的数值分析

应用CFD软件对内管为光管、螺纹管、横向纹管和纵向纹管的螺旋套管换热器壳程流体的流动及传热进行数值模拟,并将其模拟结果进行对比,分析其温度场和速度场的细观信息以揭示其壳程流体的换热特性和流动特性。结果表明,在研究范围内,内管为螺纹管的壳程流体流动和传热的综合性能最佳,其综合评价因子的值均在1.10以上,最大可达1.18;凸起螺纹对壳程流体起到扰流和导流的双重作用,减薄了边界层厚度,增强壳程流体的混合程度,实现了强化传热的目的,为工程实际应用提供帮助。

ZL205A合金侧盖壳体铸造工艺研究与产品试制

模拟分析了重力铸造与低压铸造方法下ZL205A合金侧盖壳体铸件的充型、凝固过程及缺陷特征,进行了侧盖壳体铸件试制及性能对比。采用重力铸造时,模拟显示铸件充型速度快,紊流、混流现象严重,凝固速率慢且过程混乱,孔隙率高;样件表面及内部缩松、偏析等缺陷严重,基体组织及晶界中微观缩松与成分偏析交织显现。取样部位平均抗拉强度与伸长率为A区:400 MPa,3.1%,B区:444 MPa,3.4%,铸件为不合格品。采用低压铸造时,模拟显示铸件充型平稳,凝固速率快且自上而下顺序凝固,孔隙率低,样件探伤合格,组织均匀致密且微观缩松和偏析占比显著降低。取样部位平均抗拉强度与伸长率为A区:478 MPa,4.7%,B区:484 MPa,4.9%,铸件合格且性能优异。验证了低压铸造工艺对ZL205A合金侧盖壳体铸件的适应性与优势。

小车运行状态下岸桥结构动力响应分析

本文对在役岸桥整机金属结构的动力学响应机理进行分析。基于Euler-Bernoulli梁理论建立起重机单梁结构数值模型,分析不同工况对梁结构动力响应的影响,并分析动力学方程中“离心加速度项”对岸桥的动力学响应的影响。利用一岸桥结构数据建立包含结构重要分析部位如铰点、轨道梁等结构的几何特征的整机精细化数值模型。以简化质量点模拟小车,将质量与板壳单元接触,实现小车与大梁的相互作用,并应用于岸桥结构动力学分析中,考虑轨道梁非中心受力,计算得到大梁铰点的加速度响应,与实测信号结果基本一致。经计算分析发现,岸桥大梁铰点处测点的加速度实测信号频谱和计算信号频谱均表明小车运行对岸桥结构的主要影响为经过轨道接头时产生的高频冲击。同时,岸桥模型大梁上10个测点及小车的位移结果表明,当小车带额定载荷以额定速度匀速运行时,岸桥前大梁前端产生垂向拟静态位移,位移频谱表明小车主要受到垂向强迫振动。

不同螺旋缠绕异形管换热器壳程性能数值研究

缠绕管的形状对螺旋缠绕管换热器的传热能力有重要影响,本文建立了具有不同截面形状的螺旋缠绕管换热器模型,数值研究了八种不同截面形状的缠绕管对螺旋缠绕管换热器壳程流动与传热性能的影响。相比于传统圆管,三叶管和水滴管对壳程流体造成的扰动较大,增强了螺旋缠绕管换热器的综合换热性能,而三叶管则具有最大换热能力。进一步分析了不同冲刷方式对螺旋三叶管换热器和螺旋水滴管换热器壳程性能的影响,结果表明:在相同的进口工况下,螺旋三叶管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了11.8%~15.5%,阻力系数增大了41.9%~49.6%;螺旋水滴管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了2.8%~4.3%,阻力系数增大了3.2%~6.8%;在雷诺数为2 603~5 206的工况条件下,管截面与流动方向夹角为0°的三叶管换热器综合换热性能最好,而管截面与流动方向呈逆流形式的水滴管换热器综合换热性能优于顺流形式。

管壳式换热器管束有限元模拟合理性研究及失稳分析

针对某DN300 mm、热管长度3 m的浮头式换热器管束失稳的数值模拟问题,首先,不考虑换热管和折流板之间的间隙,采用直接绑定接触将换热管和折流板连接在一起进行非线性失稳分析,结果是由于管束抗失稳,刚度显著增加,在壳程等效轴向压力达到42.606 MPa时,管束在轴向载荷作用下发生塑性失效,没有出现失稳;然后,针对换热管和折流板之间存在间隙而出现非线性接触分析难题,提出间隙等效法,即在间隙中填充软材料,从而改变接触形式,实现非线性失稳分析。同时,还针对该浮头换热器,采用间隙等效法成功进行了在壳程等效压力作用下的非线性稳定性分析,结果发现,由于换热器没有筒体支撑,管束会发生整体失稳,失稳变形呈整体偏斜,此时的等效轴向压力为18.6 MPa,小于换热管和折流板直接绑定的结果。另外,由GB/T 151—2014确定的基于欧拉公式计算的单根管临界失稳压力为89790 N,远大于本算例中整体失稳平均每根管承受的轴向压力,这意味着基于欧拉公式的换热器常规设计可能无法保证不会发生管束整体失稳的情况。

硫酸装置转化工序换热器复合清洗技术的研究与应用

某公司铅锌冶炼烟气制酸装置转化工序管壳式换热器管程和壳程被酸性胶泥状污垢堵塞,管程和壳程压力降不断升高,换热器总传热系数降低,导致换热器换热效果差,电耗逐渐升高。介绍了该公司采用复合清洗技术清洗堵塞的换热器管程和壳程的步骤、技术要求和注意事项,清洗后,降低了换热器管程和壳程压降,提高了换热效率,促进了转化系统自然平衡,降低了电耗。

直流式蒸汽发生器壳侧局部阻力特性试验研究

本文基于模化试验方法研究了直流式蒸汽发生器壳侧局部阻力特性,测得了不同工况下试验体总体压降与分段压降,以及各复杂关键部件如进出口接管、均流格栅、进出口流量分配罩等位置的流量、温度、压力和差压数据,拟合出了蒸汽发生器试验体总阻力系数与雷诺数的关系式,本文试验结果可为蒸汽发生器CFD计算方法提供验证和支撑。

加氢反应馏出物与低分油换热器腐蚀分析

为了延长加氢反应馏出物与低分油换热器使用寿命,通过对换热器腐蚀情况的了解,分析E2104管程腐蚀性和壳程腐蚀性原因,得出引起E2104腐蚀主要在壳程腐蚀。通过垢物化验分析及低分油的化验分析数据,分析发生腐蚀的主要原因是冷低分油带水,次要原因为净化水带入的氯和硫通过低分油转入壳层结盐导致垢下腐蚀,导致管束快速失效。提出采取设备材料升级、开展冷低分油含水量控制、注水水质优化、工艺防腐控制、腐蚀监检测等措施,提高加氢反应馏出物与低分油换热器使用寿命。

不同折流板配置下的管壳式换热器壳侧性能分析

在管壳式换热器中,不同的折流结构会诱导壳程流体产生各异的流态,导致其性能产生差异。研究了弓形板、盘环板、折流杆、整圆板、花隔板、螺旋板6种折流结构配置下的管壳式换热器壳侧的流场分布、温度分布、传热性能和阻力性能。研究发现:折流杆换热器和螺旋板换热器的流场、温度分布最为均匀,这两种折流结构改善了流场分布,克服了流动死区,有利于热量的均匀传递,其中,螺旋板换热器传热性能最强,折流杆换热器阻力性能最优;壳侧流场均匀化能够提高壳侧均温性,同时改善换热器的热工与水力性能。本研究可为热力系统中换热器的应用和选型提供理论参考,为换热器的优化设计指明方向。

中心城区不同高程管道侧接联通施工技术研究

在上海市中心城区施工暗挖管道及其工作井多位于市政道路上,地下管线错综复杂,常常存在不同方向管道汇流处存在高差的难题。故结合龙华污水处理厂初期雨水调蓄工程LH1.2标的7号工作井及与管道连接的工艺,提出一种不同高程管道侧接联通工艺。在有限元模拟和受力分析结果可行基础上,从施工技术角度具体分析一座占地面积小的钢壳沉井联通不同高程上的顶管管道和盾构管道的施工方法,实现不同高程管道的联通,从而创建一种中心城区应用于狭窄道路上管道联通的绿色施工技术。

扭曲椭圆管换热的壳程强化传热特性

通过搭建扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能测试平台,对扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能进行了实验测试,以实验数据为基础对前人得到的壳程传热与压降性能计算准则关系式的应用范围进行了分析,同时拟合得到了测试用扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能计算准则关系式,设计了与测试扭曲椭圆管换热器结构类似的折流板换热器以及折流杆换热器,采用相关计算方法对换热器的传热与压降性能进行了计算和比较,并分析了3台换热器的综合性能,结果显示扭曲椭圆管换热器传热效果好、压降低,具有很好的工业应用前景。

三叶孔板换热器壳程流动及传热数值模拟

三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域。针对目前使用较多的壳程'单元流道'模型的局限性,建立了三叶孔板换热器壳程整体模型,包括进出口接管。采用商用软件FLUENT14.0及RNG k-ε湍流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。结果表明:流经第一块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。

船舶甲板结构稳定性实验与数值仿真研究

为了研究具有大开口甲板板架结构的稳定性问题,本文设计了含大开口的甲板板架模型,开展了其轴向受压稳定性实验,并采用非线性有限元软件ABAQUS对该模型的屈曲破坏过程进行了数值仿真计算,试验结果与数值仿真结果吻合较好.在此基础上,分析了导致结构屈曲失效的主要因素,为船舶甲板结构稳定性设计提供了参考依据.

扭曲管换热器壳程流体流动及传热的数值模拟

扭曲管因具有较好的强化传热性能得到关注,针对扭曲管管内流体流动及传热性能进行了实验与数值研究。验证了扭曲管在低Re下,与普通圆管相比具有较好的强化传热性能。利用FLUENT软件,研究了扭曲管换热器壳程流体流动及传热的特性。对壳程流速在0.3—1.0 m/s的情况下,分别得到了壳程流体的速度矢量分布、温度场分布、质点迹线、压力分布等特性数据,并根据模拟所得结果对扭曲管换热器壳程流体的流动及传热特性进行了分析。结论是扭曲管换热器壳程特殊结构对于减小壳程流体流动压降,增强壳程流体换热起到了较好作用。最后将模拟结果与实验相对比,得出二者偏差在12%以内,吻合良好。

管壳式换热器节能技术研究

根据国内外换热器节能技术研究现状,着重介绍了换热器强化传热技术。从换热器的管程和壳程2方面介绍了管壳式换热器强化传热技术的传热机理及其应用范围,进一步分析了各种强化传热技术的优缺点。同时,根据近期的研究成果,提出了部分改进措施和思路。最后总结了研究中需要注意的问题,并指出国内外近期开发研究的发展方向。

中空纤维膜组件壳程流动的数值模拟

利用随机顺序添加算法(RSA)建立了中空纤维膜组件壳程三维几何模型,研究了膜组件壳程复杂结构条件下的流体力学特征,进行了组件壳程流动的数值模拟。通过与实验数据及现有经验关联式的比较表明,在低Reynolds数下,基于上述几何模型的数值模拟可较好地预测膜组件的传质特性,能够替代经验关联式,为具有特定几何结构的膜组件和膜过程设计提供依据。模拟结果表明,膜丝轴向的非平行分布导致的径向流动能够消除局部沟流和死区带来的影响,合理地安排膜丝沿组件轴向的排布方式是提高组件分离性能的潜在手段之一。

一种船舶舷侧外板骨材抗撞性能解析预报模型

以典型的船舶舷侧外板上的骨材为研究对象,运用塑性力学理论及数值仿真技术,分析了舷侧外板上骨材在遭受带有球鼻艏的船舶撞击场景下的变形损伤机理。研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到舷侧外板上骨材的变形模态和能量耗散结果,在此基础上建立起骨材塑性变形的几何数学模型。运用塑性力学理论,获得舷侧外板上骨材在变形过程中的能量损耗和平均变形阻力的解析计算公式。研究中应用数值仿真结果进行验证。研究得到的舷侧外板骨材变形损伤的解析计算公式,对船舶舷侧抗撞性结构设计和耐撞性能评估都具有一定的参考价值。

TEMA-F型换热器壳侧油-气混合物两相流流动特性

1 弓I言 近年来国内外对管壳式壳侧两相流动的研究正在逐步开展’‘-‘’,但现有的研究均以具有单程壳体的TEMA-E型换热器为对象,尚末对石油化工中使用的TEMA-F型换热器（具有1个纵向折流板,把壳体分为2个壳室）进行研究.本文在较宽广的实验参数范围内,对空气-柴油两相混合物在TEMA-F型理想换热器模型中的流动特性进行了较系统的实验研究.2 实验装置、测试系统及实验方法 在空气-油两相流动特性试验台上进行实验,实验系统见图1.试验用理想换热器模型示于图2,模型中换热管与横向折流板、横向折流板与壳体之间无间隙,为防止边壁的旁通泄漏,还安装了非整圆假管.当纵向折流板垂直放置时,换热器左右对称,故图2中试验元件只给出整个换热器的一半（见图中实线部分）,试验元件用有机玻璃制造.在前、后端面上观察流型.平均截面含气率用快速关闭阀门法测量. “PAsTg 123 4 图1 实验系统 图2 换热器模型立体图 Fig.IExperlmental flow loop Fig.2 Heatexchanger model 1一空气压缩机;2一空气稳压器;3一空气冷却器;l一壳;2一纵向折流板;3一横向折流板;4一换热管 4一油箱;5一气液分离器;6一油流量计;7一试验 段;8一空气流量计;9一油稳压计J一油泵3 实验结果及讨论3.l 两相流型及其转变3.1.1 流型划分 在本文实验?