折流杆换热器壳程湍流和传热的数值模拟

折流杆换热器壳程结构复杂,用理论方法难以获得壳程流体流动和强化传热机理。为了分析折流杆在换热器壳程中作用,采用数值方法研究了壳程流体的流动和换热状况。首先对壳程结构进行适当简化,提出了换热器壳程的“单元流道”模型用于研究纵流式换热器壳程流场和温度场的实际细观信息。针对三维几何模型和数学模型,数值模拟采用标准k-ε两方程湍流模型,用SIMPLE算法求解速度和压力的耦合关系,流道的固体边界采用壁面函数法,在不同进口流量下对单元流道进行模拟。结果表明,纵横交错布置的折流杆在单元流道中不断分割和剪切流道内流体,其扰流作用促进了流体湍流,减薄了液体边界层,减小了对流换热热阻,因而有效地提高了流体的对流换热强度。数值分析结果可为折流杆换热器的结构优化和性能提高提供理论依据。

螺旋扁管折流杆换热器传热强化数值模拟研究

为强化折流杆换热器(RBHEs)的壳程传热,提出了用螺旋扁管代替传统圆管作为换热管应用于RBHEs,比较了螺旋扁管RBHES和传统圆管RBHEs的流动、传热和综合性能。结果表明:螺旋扁管RBHEs的管间速度更大,分布更加均匀;贴近换热管的壁面处,湍动能更大,流体温度更高。当入口速度低时,螺旋扁管RBHEs的传热系数大于圆管RBHEs,当入口速度高时,螺旋扁管RBHEs的传热系数小于圆管RBHEs。螺旋扁管RBHEs的压降比圆管RBHEs小33.60%。螺旋扁管RBHEs的综合性能评价指标(PEC)比圆管RBHEs的提高了65%~152%,且低速入口条件下,提高作用更明显。

改进型折流杆换热器在合成氨工业中的应用

本文简要叙述了折流杆换热器的研究进展 ,并针对合成氨中换热设备的特点对现行的折流杆换热器内部结构进行了改进设计 ,分析了其强化传热机理。介绍了这种新型换热器在合成氨变换工段和冰机系统中的应用情况及所起的节能降耗作用。

折流杆换热器数值模拟新方法

为了实现对换热器性能的整体数值模拟,阐述了一种"分段模拟,整体综合"的管壳式换热器数值模拟新方法,其核心思想是在对换热器的几何结构及其流道的流体力学和传热特性进行定性分析和结构分类的基础上,对换热器内部流道分段,建立典型流道的完整实体三维模型和网格模型,并且建立分段模型之间的数据联系方案,最后将数值模拟得出的局部数据进行综合处理。

螺旋扁管折流杆换热器壳侧性能多目标优化研究

基于遗传聚集响应面模型和多目标遗传算法,研究了以螺旋扁管为换热管的折流杆换热器结构参数、入口速度对壳侧流动和换热性能的影响,并对螺旋扁管折流杆换热器的性能进行了优化分析。结果表明:传热系数随螺距的增大先减小9.38%,后维持不变;在低入口速度条件下,随长短轴之比的增大而增大,在高入口速度条件下,存在先减小后增大的趋势。压降随螺距的增大基本不变;随长短轴之比的增大减小了36.67%。由敏感性分析可知传热系数和压降对入口速度的变化最敏感,截面椭圆长短轴之比次之,对螺距最不敏感。优化后的螺旋扁管折流杆换热器结构比原结构单位压降下的传热系数平均提高了26.42%。

波形折流杆换热器的工业实验研究

对波形折流杆换热器的传热性能和壳程流体阻力性能进行了工业实验研究,管程流体为工业热醋酸,壳程流体采用循环冷却水。通过实验得到了该换热器在设计工况下的总传热系数,并应用修正的威尔逊图解法得到了管程、壳程传热准数关系式。

折流杆换热器的壳程结构参数对协同场的影响

对折流杆换热器在壳程不同结构参数和不同工况下的平均角度场进行了数值计算,结果表明:折流栅间距对平均角度场的影响较小、折流栅有效流通面积即折流栅的最大流通面积与壳程截面积之比对平均角度场影响较大。而Re数对平均角度场影响也较大。

折流杆换热器数值模拟及性能分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束。用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,采用数值模拟的方式求出了折流杆换热器壳程压降和传热系数。与实验结果比较表明,壳侧压降的绝对偏差在5%以内,传热系数的绝对偏差在8%以内,能够满足工程设计要求。在此基础上,分析了折流栅的有效流通面积和间距对折流杆换热器综合性能的影响,并将这2个参数引入到准数方程式中,得到了折流杆换热器的准数方程式,为获得折流杆换热器的整体性能提供了一种低成本的研究方法。

菱形折流杆换热器传热研究

针对圆杆折流杆结构换热器只有在较高壳程流速时才能达到较高传热效率,以及目前缺乏折流杆换热器壳程支撑结构场协同关系定量计算关系式的情况,开展了新型菱形折流杆换热器的传热研究。运用实验方法获得换热器壳程传热关联式,验证了新结构良好的传热效率;利用CFD软件直观地得到了换热器壳程流场和温度场分布。通过对壳程能量方程的无因次变换,得到了壳程速度场和温度梯度场的场协同角的定量关联式,证实了新结构具有更好的场协同关系。

内导流筒折流杆换热器可行性研究

通过对内导流筒折流杆换热器进出口压降的测试研究 ,优化出可较大幅度降低流阻进出口区域结构的适宜配合参数 ,工业试验装置的初步测试证明了其可行性。

折流杆换热器的工程优化设计

利用折流杆换热器的传热性能和流动特性，从设备技术经济学角度和工程实际出发，提出以寿命周期费用为目标函数，在给定热负荷及折流杆换热器多约束条件下，寻求折流杆换热器的工程优化设计。

折流杆换热器的数值模拟及相关结构参数选择

在PHOENICS程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束;用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟。结果表明,采用上述模型能得到换热器的整体性能特性,并且与实验结果吻合。在此基础上,应用数值模拟的方法确定折流杆换热器的主要结构参数,从而为换热器的结构设计提供了一种较新的方法。

布管方式对折流杆换热器壳程性能的影响

传统折流杆换热器的性能分析与设计计算多是针对方形布管的换热器形式进行的,三角形布管的折流杆换热器的性能评估与计算没有现成的资料。应用CFD软件进行分段模型研究,将不同布管方式的换热器局部流动与传热数据综合整理成整体法关联式,并与实验数据和C.C.Gentry提出的实验关联式进行对比研究,结果发现方形布管的模拟结果与C.C.Gentry关联式符合良好,传热预测平均偏差小于5%,压力降预测平均偏差小于9%;三角形布管的模拟结果与新提出的改进C.C.Gentry关联式比较,传热预测平均偏差小于7%,压力降预测平均偏差小于13%。从综合性能指标看,三角形布管折流杆换热器的综合性能优于方形布管的换热器,相同条件下,综合性能提高32%。

折流杆换热器在火力发电厂低压加热器上的应用

简述了折流杆换热器在火力发电厂低压加热器上的应用 ,其优点表现在传热效果好 ,流体阻力小 ,换热器抗腐蚀性、抗冲击性、抗振性增强。

折流杆换热器热力及水力计算

本文介绍了折流杆换热器的特点,并对折流杆换热器的热力、水力计算进行了总结。为折流杆换热器的工程设计提供方便。

折流杆换热器在火力发电厂回热系统中的应用

分析了折流杆换热器在火力发电厂低压加热器及闭冷器改造中的应用实例。改造后的系统传热效果好 ,抗震性增强 ,改造费用的回收时间较短 。

支撑失效对折流杆换热器管束振动特性影响研究

建立了换热管的三维模型,采用数值模拟的方法研究了支撑失效对换热管固有频率的影响,并采用实验方法研究了固有频率与临界流速的关系。结果表明,折流杆换热管支撑失效会显著降低换热管的固有频率,且当管阵中存在低频率换热管时,管束整体临界流速显著降低,低频率换热管的临界流速有所提高。

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。

折流杆换热器

简要介绍了折流杆换热器的研究进展、结构特征和特性。并阐述了此类换热器的局限性与技术展望。

折流杆换热器薄管板的分析设计及应用

阐述薄管板在折流杆换热器中的应用前景，并利用应力分析设计方法，研究薄管板的应力分布及应力评定。结果表明，薄管板适合在折流杆换热器中应用，并能产生可观的经济效益。