一种耐高压的圆形波纹板板壳式换热器的设计及其传热特性的实验研究

传统的管壳式滑油冷却器结构复杂、换热效率差,以板式换热器替代管壳式换热器用于在高压工况下冷却润滑油是有效的解决办法。文章分析了造成板式换热器承压能力低的主要原因,并研究了一种适用于高压工况的圆形波纹板板壳式换热器。该换热器结构紧凑,承压能力强。设计并进行了以68#汽轮机润滑油与冷却水为介质的换热器换热特性实验。同时分析了实验结果。针对润滑油与冷却水物性参数的差异,文章利用威尔逊法,分离出两侧的对流传热系数,拟合出其传热关联式。该关联式在实验范围内误差在10%以内,适用于所研制的圆形波纹板板壳式换热器。

考虑物性变化及壳体传热的新型板壳式换热器板程流动传热数值模拟

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k⁃ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与已有实验进行验证。重点分析了不同波纹高度在不同入口流速下的流动传热特性,基于场协同理论揭示了速度场与温度场及压强场协同分布规律。结果表明:流动传热计算不能忽略流体介质物性变化及壳体传热的影响;增大波纹高度流态由曲折流向十字交叉流转变,板间流体分布趋于均匀,换热性能增大;沿沟槽形成连续的涡结构,在触点周围形成具有周期性和中心对称的高剪切涡量集中区,垂直于流动方向场协同呈现周期性变化,波纹高度越高周期性越明显;在波纹核心流域内因流动与热流相似,其协同程度变差。

气气正弦波纹板式换热器模拟研究

利用数值模拟的方法,研究了正弦波纹板式换热器内部的气气流动传热特性,分析了雷诺数对流动传热特性的影响规律。结果表明,在一定条件内,雷诺数增大,努塞尔数和对流换热系数不断增大;进出口压降增大,且曲线变陡;进出口温差逐渐减小,趋势变小;对流换热系数变大;波纹板的换热因子和摩擦因子都减小,最后趋于稳定。

新型波纹板壳式换热器的研制

介绍作者研制的一种新型波纹板壳式换热器。由于它在高效、紧凑、长寿命、低成本以及不仅适合常规传热，而且适合液膜传热传质等方面的突出优点，其工程应用范围十分宽广。

波纹板壳式换热器技术

该文介绍波纹板壳式换热器的基本结构和特点。由于其结构紧凑、耐腐蚀、成本低且具有强化传热等特点 ,在发电厂有广泛的工程应用价值。图 7参

人字形角对导孔型板壳式换热器壳程流体流动与传热特性的影响

以导孔型板壳式换热器为研究对象,通过数值模拟探究了双人字形板波纹角度的变化对壳程流体流动、传热性能的影响,采用粒子图像测速(PIV)对壳程流场分布和流速进行了试验验证。结果表明:PIV试验与数值模拟得到壳侧速度矢量分布一致,轴向速度的平均误差为2.93%,最大相对误差为13.24%。与矩形板式换热器不同的是,导孔型板壳式换热器的换热能力和压降损失随着角度的增大而提升,在β=60°达到临界点,随后随着β的增大换热能力有所削弱。壁面平均涡强Se与换热效率Nu存在对应关系,Nu随着Se的增大而增大,拟合的关联式误差在±9%以内。此外,在研究范围内,不同β下的综合性能随着质量流量m的增加而减小,β=30°时综合性能最好,该研究结果可为工业设计选择提供参考。

板式换热器波纹板深度在线检测方法研究

目前板式换热器波纹板深度的检测方式主要是人工检测,该检测方式的检测结果难以保障,相对于传统的接触式探针测量,研究设计了一套基于激光位移传感器的非接触式测量方式,根据不同的波纹板结构,设计出最佳的采集路径,采用自适应迭代中值滤波算法对采集数据进行降噪处理,降噪后的数据转换为可视化图像区域以及灰度图像,可直观高效地提取检测区域,用最小二乘法拟合波纹板垫片槽区域,利用统计学中的矩计算波纹深度参数,判断波纹板质量。软件上采用多线程设计,解决了采集数据与处理数据相互干扰的问题,提高了检测速度。经过大量现场测试表明,单点算法检测平均时间为40.932 6 s,宽波纹板片检测值与设计值比较,检测准确率达到99.3%,窄波纹板片检测准确率达到94.5%,该设计为板式换热器波纹板深度检测提供了一种自动方式,在检测速度和检测结果上优于人工检测,能够快速有效地检测出波纹板深度值,具有一定的实用价值。

板式换热器波纹板片结构承载特性研究

采用数值模拟方法研究了板式换热器波纹板片结构参数对结构承载特性的影响规律。结果表明:波纹板片的结构承载能力与展开系数和板片厚度成正相关,与波纹倾角和波高成负相关,梯形波纹板片的结构承载能力最佳。对波纹板片进行合理地结构优化,可以在15%~60%范围之内降低板片的结构应力,并且将板片的刚度值提升1. 5~4. 5倍。

板壳式换热器波纹倾角对换热和阻力性能影响

研究了波纹倾角(α=45°,60°,75°)对板壳式换热器单流道内单相流动与换热过程的影响,分析了波纹流道内的速度分布、湍动能分布、压力分布和温度分布;基于范宁摩擦阻力因子f和Nu与Re的关系,提出了板壳式换热器不同波纹倾角下换热特性和流动阻力特性的预测关联式;通过计算不同波纹倾角下的综合性能评价指标(performance evaluation criteria,PEC)和面积质量因子(j/f)综合评价了流动与换热性能。结果表明:波纹倾角是影响圆形板间流体流动形态的因素之一,随着波纹倾角增大,会出现“十字交叉流”向“曲折流”转变;所提出的关联式能够很好地预测板壳式换热器内阻力与换热性能,阻力特性偏差在±14%范围内,换热特性偏差在±7%范围内;α为45°时,j/f较大,流道内阻力相对小;α为60°时,PEC较大,流道内换热性能相对强。

板式换热器波纹板片设计

根据试验结果和实践经验提出了 1种传热系数较高、流体阻力小。

近似半椭球波纹板片板式换热器的传热特性

对以凸胞和凹坑中心为平面的非连续近似半椭球波纹不锈钢板片组成的板式换热器进行空气的对流传热特性试验。根据试验结果拟合出该板式换热器内空气的对流传热关联式和量纲一的流动阻力系数公式。结果表明:在对流传热方面,当较小雷诺数Re时,努森数Nu随Re增大而增长较快;当较大Re时,Nu随Re增大而增长减缓;在流动阻力方面,随着Re的增大,空气的流动压力降Δp增大,且当大Re时具有更快的增长趋势。

板式换热器冷冲压波纹板片热处理工艺研究

板式换热器传热元件是通过油压机冷冲压而成的不锈钢波纹板片,奥氏体不锈钢板片冷冲压后存在残余应力并且易产生形变马氏体组织,耐腐蚀性能下降。对厚度1 mm的321奥氏体不锈钢冷冲压波纹板片进行取样开展热处理试验,研究发现,在1050℃下保温5 min后进行水冷或风冷可以消除残余应力与恢复等轴的奥氏体组织,最后对工业实际开展板片热处理工艺中可能遇到的难题进行探讨。

板壳式换热器的热工特性

针对板壳式换热器热工特性,分析比较壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等方法的适用性,最终确定采用等流速法进行实验研究及数据拟合。通过试验拟合得到的传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差。结果表明:所得到的关系式计算得到的误差较小,可作为板壳式换热器传热计算依据。

气-气波纹板换热器强化传热研究

根据气体在低流阻板式换热器内的动力特性 ,提出了减少流阻强化传热的新结构。开发了一种置于板间的扰流元件 ,用来强化传热及改善流体在板间的动力特性 ,对其进行实验研究 ,得到相应的传热及流阻表达式。只要操作 Re选择合理 ,使用螺旋型扰流件就能够取得减少流阻 ,强化传热的新效果。它进一步拓宽了板式换热器在大流量气 -气换热方面的应用。

高效气-气换热波纹板换热器强化传热的研究

该文根据气 -气换热的特性 ,推荐了一种交叉斜波纹板片用于气 -气换热。开发了两种扰流元件置于板间用来强化传热及改善流体在板间的动力特性 ,并进行了相应的实验研究。通过对实验结果的整理 ,得到了相应的传热及流阻表达式。发现三角翼翅片型的强化传热的效果比较明显 ,而螺旋型扰流件能够实现较优的减阻强化传热的新特性。这为进一步拓广板式换热器用于大流量气 -气换热开发了一种新途径。

板式换热器用304L不锈钢冷冲压波纹板片的耐腐蚀性能试验

板式换热器服役时易在板片的波纹顶端发生腐蚀泄露,查明其泄露原因有助于为同类失效分析案例的提供指导。通过金相检验,耐腐蚀性能测试,物相分析等手段研究了304L不锈钢冷冲压波纹板片的耐腐蚀性能。结果表明,随着减薄率的增大,形变诱导马氏体含量也随之增多,导致其自腐蚀电位变小,抗点腐蚀性能变差。形变诱导马氏体含量最多的部位为板片波纹顶端,由于形变诱导马氏体的存在,容易引起点腐蚀,从而造成板式换热器泄露失效。研究结果可为同类换热器的失效原因分析提供借鉴,有助于模具设计参数的优化。

板壳式换热器在啤酒糖化热能回收的应用

板壳式换热器兼具板式和管壳式换热器的优点,是一种新型、高效的换热设备。本文通过与板式和管壳式换热器对比,分析了板壳式换热器的结构特点和工作原理,并针对啤酒糖化产生的高温冷凝水和二次蒸汽的热能回收现状,提供一种以板壳式换热器为核心的热能回收方案,实现了高温冷凝水和二次蒸汽的热能回收。

基于CFD的弓形折流板对管壳式换热器性能影响研究

应用标准k~ε模型结合壁面函数法对单弓形、双弓形折流板管壳式换热器规内部流场进行了数值模拟,以SIMPLE方法对压力场和速度场耦合计算。采用数值模拟和物理模型实验相结合的方法,对单弓形管壳式换热器计算模型同尺度的物理模型进行了实验,并与数值模拟的结果进行比较。在此基础上,对两种形式的管壳式换热器内部流场进行了分析,为管壳式换热器的优化设计和研发提供理论依据。

高压板壳式换热器板片强度分析

针对高压板壳式换热器的耐压问题,建立板壳式换热器耐压核心元件换热板片在高压下的受力计算模型,利用SolidWorks计算模块,对不同型式板片在高压下的应力情况进行数值计算。利用计算结果,设计出1型针对该高压情况的换热板片,形成1台耐高压的板壳式换热器。通过压力试验,验证了该板壳式换热器的耐压性能及所构建理论计算模型的正确性。

波纹板式空-空冷却器换热与阻力性能研究

本文针对特定结构的波纹板式空-空冷却器搭建实验台并对其换热性能与阻力性能进行研究。结果表明:该换热器内、外循环换热量及循环压降均随内、外循环风量的增大而增大,换热量的增大速率远小于循环压降的增大速率。换热器的外循环换热量与内循环换热量几乎相等,但外循环压降约为内循环压降的1.2倍;该换热器外(或内)循环风量由2250m^3/h增大到3000 m^3/h时,其内(或外)循环换热量稍有增大,但相应的内(或外)循环压降增幅为1.2倍。