弓形折流板换热器动态特性试验研究

建立了可进行壳管式换热器动态特性试验研究系统,通过试验研究的方法对以水-油为换热工质的弓形折流板换热器动态特性进行了试验研究,进口流量扰动为等百分比流量特性.研究了四种流量扰动方式下水和油出口温度的动态响应.同时研究了在一定Re数下,异侧不同的流体扰动量对换热器进出口温升的影响.实验表明液液换热系统温度的动态响应时间比较长,在正负的流量扰动下,弓形折流板换热器进出口温度变化呈现线性变化,进出口温升在正负流量扰动下其变化趋势具有对称特征.

弓形折流板换热器壳程进出口结构优化

采用FLUENT软件对直管形和喇叭口形进出口结构的弓形折流板换热器进行了数值模拟,对这两种结构的壳程压降进行了比较.结果表明,在壳程流速相同时,采用喇叭口形进出口结构的换热器的壳程压降总比直管形进出口结构的压降低且流速越大压降幅度越明显,从而达到节能减排的目的.最后,对两种结构进行了实验研究,将数值模拟结果与实验结果对比分析发现,两者最大误差在8%左右,吻合较好,从而为弓形折流板换热器壳程进出口结构的优化提供了有效依据.

折流板换热器壳程流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高、存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。

折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。

折流板结构对管壳式换热器壳程流动与传热的影响

利用F luent软件,对弓形折流板换热器和连续螺旋折流板换热器壳程的流场、流动阻力和换热进行了数值模拟分析,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,弓形折流板换热器壳程存在明显的流动滞流区,螺旋折流板换热器中的流场分布则比较均匀.在相同的流量条件下,螺旋折流板换热器壳程的流动压降大约只有弓形折流板换热器的32%,换热能力则略低于弓形折流板换热器,但单位压降下的换热系数有很大的提高,大约是弓形折流板换热器的1.3倍.数值计算结果与实验值符合良好,说明采用的数学模型是合理的,较真实地反映了换热器的实际情况.

折流板换热器壳程流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点,提出了壳程流场的改进方案,通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度上还提高了管束抗流体诱导振动的性能。

连续螺旋折流板换热器的性能研究

根据工艺条件,设计研究了连续螺旋折流板换热器的传热与阻力特性,并与传统弓形折流板换热器进行了对比。采用连续螺旋折流板换热器,特别是对于压力损失有严格要求的工况,通过提高壳程的流速,可以使总传热系数提高30%以上,同时可以降低壳程的阻力损失,提高换热器的使用寿命。

高效纵向流折流板换热器

综合分析了弓形折流板换热器、折流杆换热器的优点和不足之处,在试验的基础上,提出了纵向流折流板换热器。该类型换热器既具有折流杆换热器壳程压降低、换热效率高、抗振性能好、抗结垢性能强等优点,又具有弓形折流板换热器适应性强、工作可靠、制造与组装简易等优点,是一种新型纵向流折流板结构的高效能量转换设备。

大型换热器分段模块式优化模拟方法分析

为解决计算流体力学(CFD)软件模拟大型换热设备的流体流动与传热特性时计算机内存不足的问题,提出用分段模块式有限元模拟方法计算管壳式换热器等大型设备的流动与传热。分段模块式模拟方法把整体模型分成几个独立的单元模块各自处理,而后综合各单元模块的数据得到总体结果。文章以一折流板管壳式换热器为例,将换热器划分为进口模块,周期性边界模块和出口模块依次计算。其中单元模块的截取位置是影响计算准确性的关键因素,所以首先计算换热器整体模型的流场和温度场,利用流体进入充分发展状态后压降、流速和无量纲温度达到稳定值的特性,判断进口模块的截面位置在第三块折流板处,周期性边界模块的截面在靠近折流板的流体区间,出口模块的截面在最后一块折流板处。根据模块截面位置建立换热器分段模块模型,用模块模型计算一系列湍流雷诺数(Re)下的热流场,并对比整体模型的计算结果和试验数据以验证其准确性。结果显示当Re小于10000时,模块模型的计算结果和整体模型相似,可以用模块模拟法替代整体模型法计算换热器的热流场。相较于试验数据,模块法得到的壳程压降较小,传热效率更高。与整体换热器模型对比,模块法的计算周期约为前者的36%,计算效率至少提高了5倍,大大节约了计算机硬件配置并缩短了计算周期。

管壳式换热器传热强化的研究与开发

管壳式换热器在石油化工行业中广泛使用。由于工业的发展,很多换热器已不能满足需要。本文通过壳程和管程两方面进行强化传热,来研究与开发新型高效换热器。