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。

长短边波纹壁高度不同的全密封油浸变压器波纹油箱

本文介绍了两种全密封油浸变压器波纹油箱的结构,并对它们的经济效益和社会效益进行分析。

波纹结构参数对搪瓷蓄热元件传热及流动特性的影响

为了缓解回转式空气预热器积灰和低温腐蚀,大部分电厂在空气预热器冷端采用搪瓷蓄热元件。本文利用数值模拟方法对一种常用的搪瓷蓄热元件进行分析,研究其传热及流动特性随波纹高度与宽度等结构参数的变化规律,从而优化蓄热元件设计。研究结果表明:增大搪瓷蓄热元件波纹高度和宽度,有助于强化传热,但同时使流动阻力增大,且随着波纹高度和宽度的增加,阻力系数f增幅远大于努塞尔数Nu的增幅;在回转式空气预热器内部布置空间充裕的情况下,可通过适当减小波纹高度和宽度,获得搪瓷蓄热元件良好的流通特性,从而减小送、引风机电耗,降低电厂运行成本。

单点增量成形U型金属波纹管的试验研究

分析了工业领域中塑性成形管件加工的工艺制造需求和研究现状,介绍了单点增量成形金属波纹管的工作原理。为获得工艺参数对成形过程及成形质量的影响规律,建立了基于Abaqus/Explicit的U型金属波纹管单点增量成形有限元模型,搭建实验平台,开展了试验研究。针对T3紫铜材料,通过不同加工工艺参数下的试验,以波纹成形高度为成形质量检测指标,获得了单点增量加工过程中层间距、主轴转速、轴向进给速度对加工结果的影响规律。结果表明,主轴转速对金属波纹管成形波纹高度影响最大,其次为层间距,而轴向进给速度对成形质量影响不显著。在主轴转速为450 r/min,层间距为0.25 mm,轴向进给速度为0.2 mm/r时为最优工艺参数,金属波纹管单点增量成形质量好、精度高。通过仿真和试验结果对比,验证了此优化结果的可靠性。为进一步应用该工艺提供了参考。

人字形板式换热器流道传热特性及参数优化

为了研究入口流速和结构特性对人字形板式换热器传热性能的影响,该文利用Realizablek-ε湍流模型对人字形板式换热器的二维正弦形流道截面内流动及传热特性进行了模拟分析,通过分析在不同雷诺数(Re)下其内部速度场、温度场和压力场,从而深入揭示其流道内流体流动和传热机理;同时分析在不同流速下波纹几何参数(波纹间距λ,波高h)对传热的影响,得到最佳传热下的波纹几何参数和流速。结果表明:1)人字形换热器流道内流速分布不均匀,在流道凹凸壁面上有涡流和传热死区的存在,因此合理的流速对换热器换热性能非常重要,0.4~0.5 m/s较合适。2)h和λ对换热器流道内平均壁面努塞尔数有较大的影响,λ越小,h越高,换热效果越强;且h对努塞尔数的影响要大于λ对努塞尔数,因此h为4~5 mm,λ为12~16 mm为宜。通过数值模拟人字形换热器的流道截面,较好地呈现流道内流体的流动和传热死区分布的规律,对提高人字形板式换热器的传热效率,节约工程能耗具有重要意义。

高低板式换热器板片的换热特性分析及优化

为了强化船用板式换热器换热,对曲折形波纹板式换热器进行优化设计。采用数值模拟的方法,研究了曲折形波纹板不同波纹倾角、波纹高度下的流动换热特性。研究结果表明:曲折形波纹板内部流体的Nu数和阻力特性随着波纹倾角β的增大而增加,随着波纹高度a的增加而减小。通过优化得到的波纹板波纹角度为β=40°,纵向波高比a为0.4,与原曲折波纹板相比,同一流速下,新板片的换热性能提高了15.4%,阻力系数升高了16.2%,综合性能参数与原板片相比提高了22.3%。研究结果对船用换热设备的设计及优化奠定了理论基础。

蛇管式换热器传热性能的数值模拟

利用Fluent对光滑蛇管换热器进行了模拟,将得出的结果与经典理论比较,发现数值模拟方法具有相当的可靠度,并在相同外部条件下对4种不同结构的波纹式蛇管进行模拟,得出湍流状态下管内流体的温度场和速度场,从微观上说明了波纹管强化传热机理。分析了波纹高度对波纹式蛇管传热效率的影响。

板壳式换热器壳程流动与传热性能的数值模拟

板壳式换热器作为一种新型高效紧凑式换热设备,因其换热效率高、压降低、节省占地面积、节约工程及设备安装费用、节省装置操作费用等优点,被广泛应用于炼油、化工、制冷等领域。本文以一种板壳式换热器为对象研究,建立了人字形板片的单流道物理模型并利用数值模拟软件模拟了波纹高度的变化引起的模型流场、速度场、压力场、温度场的变化情况,通过对湍动能、摩擦系数和传热因子的分析,研究了波纹高度的变化对于板壳式换热器流动和传热性能的影响。分析得到:波纹高度的变化造成了内部流体流动状态的变化,随着波纹高度的增大,流体的流动状态由曲折流逐渐转变为十字交叉流,波纹高度越低,湍动能越好,阻力性能越好,但是传热性能变差。模拟表明波纹高度对板壳式换热器的流动和传热性能具有较大的影响,是板壳式换热器优化设计的重要方向。