扰流子强化换热的数值模拟分析研究

为强化换热,特别是对于热阻大、需强化的气侧换热,需采取一些特别的换热方案才能达到这样的要求。加装扰流子强化换热是一种常用的选择。对不同扰流子方案进行了数值模拟,通过对比分析,找出较理想的强化换热方案。

光管扰流子空气预热器的设计与应用

总结了近几年来光管扰流子空气预热器在石化行业的应用情况，提出了设计中需考虑的几个问题和避免硫酸露点腐蚀的一些措施，并与光管式空气预热器进行了比较。

扰流子扰动效应的研究——扰流子长度对传热性能及阻力的影响

为了探索扰流子扰动效应规律，寻求适宜的扰流子长度，在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内，以柴油和水为工质进行模拟工业实验，分别得出扰流子长度为０．０，１．０，２．０，３．０，４．０，５．０，６．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ的关联式。通过对各种长度扰流子传热及阻力性能的比较，对扰流子的扰动效应进行了评价。提出了“分段式”扰流子构想。工业实验的结果证实了上述关联式的可靠性和实际应用价值。

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力 ,提高其综合性能 ,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰流子。以水为实验介质 ,在雷诺数小于 40 0 0的范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着扰流子长度的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在相同长度下 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着流量的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在实验范围 ,当扰流子长度相同时 ,分段扰流子和整段扰流子相比 ,其传热系数K的降幅在 1 .7%～ 3 .7%之间 ,而阻力的降幅在 1 2 %～ 2 9%之间 ,显然分段扰流子阻力的降幅远高于传热系数的降幅 ,说明分段扰流子优于整段扰流子的综合性能。

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅰ)——油- 水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水，管程为高粘度油品的操作情 况下对扰流子折流杆换热 器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究，并对实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得到的结果进行了对比，并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明，在雷诺数为１０２ ～１０３（ 通常高粘度流体在管内的流动状态为层流） ，随着雷诺数的增加，管程加入扰流子后在大部分区域阻力增加的百分率几乎维持恒定值，而管程对流传热系数和换热器的总传热系数增加的幅度却明显提高。说明当管程为高粘度流体时。

光管扰流子空气预热器在石化行业的推广应用

对近几年来光管扰流子空气预热器在石化行业的应用情况进行了总结。提出了设计时需考虑的几个问题及避免硫酸露点腐蚀的一些措施。

扰流子结构对管内换热影响的三维数值研究

在空气流经管内换热器时,为获得较好的传热强化效果,本文分别采用四种不同结构的扰流子,在入口雷诺数Re从12 000到28 000的变化范围内进行三维数值模拟.经对比分析发现,扰流子的结构对换热效果和流动阻力均有较大影响,在实际工作中应综合考虑这两个因素的影响,选择最优方案.

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅱ)——低粘度流体中试研究

在低粘度流体下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究。实验以水作为传热介质，热水走壳程，冷水走管程。实验时壳程流体流动状态基本恒定，而管程流体发生变化。通过实验数据的分析关联，得到了加入扰流子后管程对流传热系数的近似计算模型。结果表明，当雷诺数的范围为１０４ ～５ ×１０４ 时，管程对流传热系数增加的幅度高于阻力增加的幅度，管程对流传热系数和换热器总传热系数分别提高５０ ％ 和１０ ％ 以上。说明对水这样的低粘度流体，在传热湍流区（ 即雷诺数大于１０４ 的范围） ，可以采用较大节距的扰流子来强化传热，以取得较佳的综合效果。

进口弯管及前置扰流子对离心泵性能影响

为提高离心泵运行性能,设计了3种弯管前置扰流子。利用计算流体动力学软件FLUENT中提供的多重参考系(MRF)模型,采用标准k-ε模型和SIMPLE算法求解不可压缩Navier-Stokes方程,对带有不同进口弯管及扰流子的离心泵在设计工况下进行全流场数值模拟。结果表明:离心泵外接弯管上90°弯头的转向半径R和入口直管段长度L对泵的运行效率均有影响,其中转向半径的影响更为明显,通过适当的增加R和L可有效地提高离心泵的运行效率,效率最高可达81.98%。而在弯管前端安装扰流子后,泵的入口流动状态可以得到很好的改善,进而提高离心泵的运行效率和抗汽蚀性能,其中以CJ-3406翼型扰流子性能最佳,效率最高可提高4%,而采用3307b翼型扰流子时有效汽蚀余量最高可提高近0.2 m。该文为实际生产中如何改进入口管路和提高离心泵的运行性能提供了新思路。

扰流子翅片管在加热炉上的应用

某石化厂装置余热回收系统原设计采用热管技术,用烟气的余热来加热入炉空气,但由于存在种种问题,使用效果不理想;针对存在的问题,该套装置进行了改造,改造后的装置采用扰流子翅片管加热,余热回收系统的热效率提高到92%以上,取得明显的经济效益。

光管扰流子空气预热器在加热炉上的应用

本文详细介绍了扰流子空气预热器强化传热过程的原理。同时介绍了吉林炼油厂常减压装置中常压炉使用光管扰流子空气预热器的原因及效果。

扰流子空气预热器与水热媒空气预热器的组合应用

介绍扰流子空气预热器与水热媒空气预热器的特点及其组合应用情况。现场应用表明,相对于热管式空气预热器,扰流子空气预热器与水热媒空气预热器组合应用具有成本低、操作维护方便和使用寿命长的优点,具有很好的推广应用前景。

小型工业锅炉烟管中采用扰流子强化传热的试验研究

本文介绍了工业锅炉管内插入式扭带扰流子的传热和流阻性的试验研究成果及其经济效益分析.提出的传热和流阻特性关系可供工程设计使用.该成果专利已形成可推广的商品化技术.

基于神经网络与遗传算法节能扰流子优化设计

在弯管前安装扰流子,可以减小弯管处二次流强度,降低能量损失,并运用CFD软件对不同参数下的扰流子节能效果数值计算。以L9(33)正交试验以及4组补充试验作为BP神经网络的训练样本,建立在5种雷诺数下扰流子节能效率与扰流子叶片转角、叶片长度、安装距离3个结构参数的非线性映射关系;扰流子节能效率最大值作为目标函数,再结合遗传算法进行结构参数优化。最终得到在不同雷诺数下扰流子叶片转角、叶片长度、安装距离的最佳组合形式,并利用有限元方法对结果验证。结果表明,这种优化方案具有可行性;合适的结构参数的扰流子具有良好的节能效果。

防腐型弯管前置扰流子的数值模拟

流动加速腐蚀现象广泛地存在于过程工业装置的流体输运管路中，通过在弯管前加装扰流子可以改善弯管内壁面的压力系数分布。降低弯管的流动加速腐蚀速率。文章应用CFD软件FLUENT6．3，对弯管前置扰流子进行数值模拟，研究其结构参数和安装尺寸对弯管内壁外弯侧面压力系数的影响，结果表明：加装扰流子之后，弯管中心面的最大压力系数随着叶片弦长的减小而降低；当安装攻角a在1°～2°之间，压力系数减小，当a大于2°时，弯管中心面的最大压力系数随着攻角的的增大而增大，从2°到6°增大了约100Pa；当安装距离Z在0—10mm之间，弯管中心面外侧的最大压力系数减小，呈现良好的趋势。之后，随着安装距离的增大，最大压力系数反而增大了约90Pa。

扰流子空气预热器的设计及应用

介绍了扰流子翅片管空气预热器及光管扰流子空气预热器的设计以及在石油化工厂中的应用情况。

扰流子翅片管空气预热器在炼油厂燃油燃气加热炉上的应用

文章简要介绍扰流子翅片管空气预热器的特点 ,以及在炼油厂燃油燃气加热炉上的使用情况。

丙烷脱沥青装置空冷器应用扰流子的可行性探讨

研究结果表明 ,为了减小阻力 ,提高扰流子的综合性能 ,可将扰流子分成几段而形成分段扰流子。针对该研究结果 ,简要介绍了扰流子的强化传热原理和局部传热特性 ,并结合丙烷脱沥青装置的特点 ,多方举证 。

平板折弯节能型扰流子对弯管压力降影响的数值模拟

高速流体流过弯管时,在弯管内侧面出现分离流和二次流现象,导致流体能量损失。为了降低由于流体碰撞管壁造成的能量损失,以直径300mm的管道为研究对象,设计了一种安装在弯管前端的异形扰流子,以期减小弯管处压力损失。运用计算流体力学软件FLUENT,采用RNG k-ε模型和SIMPLE算法求解不可压缩Navier-Stokes方程,在5种雷诺数下对加装不同结构参数扰流子的弯管进行全流场数值计算,分析扰流子叶片转角、叶片长度和扰流子安装距离对弯管进出口压力降的影响。结果表明:在不同雷诺数情况下,未加装扰流子弯管数值模拟结果与理论计算结果基本一致;扰流子叶片转角α和长度L均对弯管压力影响显著,能够有效降低弯管进出口压力损失。

扰流子强化换热器传热的研究与应用

一、前言换热器是石油化工厂重要设备,强化换热器的传热是炼厂提高生产能力,节省投资及节能的重要手段。用管内插入物强化管内流体传热是提高管内膜传热系数的一种行之有效方法。