大型绕管式换热器气液均布器流体分配特性试验研究

针对LNG/FLNG大型绕管式换热器壳侧空间气液两相流体不均匀性造成的换热性能衰减问题,提出了一种适用于大型绕管式换热器的环管式均布器,并设计搭建了均布特性研究试验平台,研究不同流动条件下,沿径向、周向每个通道流量的比例系数和离散系数,并对有无均布器条件下的流体分配情况进行了对比。结果表明,流体分布随着流量增大而更加均匀,气相分布均匀性优于液相,气液两相周向分布均匀,径向分布由内至外两相质量流量逐渐减少,最内圈流量约为外圈流量的1.2倍,两相体积流量由内至外有所增大,最外圈流量约为内圈流量的1.5倍;放置均布器后,两相体积流量离散系数最大可以减小64%,两相质量流量离散系数最大可以减小57%。研究成果可为LNG/FLNG大型绕管式换热器均布器结构设计提供参考,有利于进一步提高均布效果。

基于微小通道冷却模块的流体分配均匀性分析

由于高热流密度芯片热量集中,芯片温度高,需要采用液体冷却模块进行强化换热。对于多个冷却模块,采用流体分配技术,冷却模块流体分配的均匀性至关重要。为提高电子器件液冷中微小通道冷却模块换热性能以及流体分配均匀性,采用基于流体流热耦合的仿真方法进行评估优化。根据热源热耗大小及分布情况,设计一种菱形扰流柱流道结构提高冷却模块的换热性能。基于冷却模块的流量流阻特性,对流体分配器流道进行设计,采用CFD计算求解整个网络,得到微小通道冷却模块流体分配结果。研究结果表明:冷却液流量以进出口温差5℃计算,使用菱形扰流柱形式的微小流道可解决热流密度140 W/cm^(2)芯片散热问题,实现散热温差不大于22℃,冷却模块表面最高温度不大于62℃,均温性5.5℃;通过等流体分配设计计算实现多模块流体分配均匀性3.6%。

板翅式换热器两相流流体分配特性的实验研究

建立了一套板翅式换热器两相流分配的实验系统及测试系统,并对两相流流体在板翅式换热器内的分配特性进行了实验研究,结果表明:两相流在板翅式换热器内部分布比单相流更加不均匀,且在出口截面上的分配特性主要体现在液相流体的横向不均匀分配方面,液相与气相流体不均匀度在实验工况下分别达到0.951和0.139;影响两相流流体在板翅式换热器内部分配均匀性的因素以入口干度和气相雷诺数为主。

板翅式换热器封头对其流体分配及换热的影响

实验研究了板翅式换热器封头结构对其内部流体分配及换热特性的影响,实验结果表明,目前工业应用的板翅式换热器内部存在流体分配极为不均匀的严重问题,造成了其换热效能的严重下降。研制了各种新型孔板封头结构,并且实验研究了新型封头的各种参数,如孔板长度、开孔的分布规律和小孔直径对板翅式换热器流体分配及换热的影响。研究结果表明,孔板封头从根本上改善了换热器内部流体的分配问题,流体不均匀度从0.208减小到0.035,最大与最小流速比由改进前的2—3倍降低到1.1—1.2倍,温度分布不均匀度从0.826减小到0.601。孔板型封头结构增加了换热器的流动阻力,错排孔板型封头在改善换热器流体分配的同时,也较好地抑制了阻力损失的增加,得到了不同封头结构的流动阻力与雷诺数之间的关系。

封头结构对板翅式换热器流体分配性能的影响

研究了板翅式换热器封头高度与流体分配之间的关系,实验结果说明板翅式换热器的流体分配与封头高度有很大关系,封头高度越高流体分配就越均匀。引入不均匀参数,以便可以对流体在出口截面的分配特性进行研究,并进一步研究封头结构型式不同对于流体分配的影响,研究表明:换热器内部流体的流速的最大值与最小值的比值由3—4减少到1.1—1.2,其不均匀度也从原来的0.331减少到0.046。

结构参数对微通道换热器内流体分配均匀性的敏感性分析

选取换热器微通道的长度、宽度、插入封头的深度作为考察因素,利用均匀设计方法建立模型,对影响微通道换热器内流体流动分配均匀性的敏感性参数进行分析.结果表明：1）微通道换热器流体分配均匀性不仅与流体的流动状态有关系,还与几何结构有关;保持较低的流速（0.05~0.10 m/s）微通道换热器内流体可获得更好的分配均匀性.2）在入口流速一定的情况下,流体流动分配均匀性是微通道长度、宽度和插入封头深度综合作用的结果.各因素对流体分配均匀性的影响从大到小依次为微通道的宽度、微通道插入封头深度、微通道的长度.

急冷换热器裂解气流体分配CFD模拟

运用CFD软件对急冷换热器内管中的裂解气流体分配情况进行了模拟,得出了3种流道下的流体分配情况。模拟结果表明,通过增加流体分配器或者改变部分内管结构都可有效地改善内管中的流体分配情况。

流体分配罩对稳压器封头内流动和传热的影响

通过模化实验的方法 ,在 1/4模型上进行了流动可视化实验 ,研究了稳压器底部封头内的流动情况 ,并在 1/5模型上进行了局部对流换热系数的测定 .实验研究发现 ,流体在封头内以面推进的方式上升或下降 ;有、无稳压器分配罩对封头内对流换热系数的影响较大 ,在无分配罩时 ,封头内各点的对流换热系数远小于有分配罩和支撑板时的情况 ;封头内的相对对流换热系数符合 0 .2 /sinθ的分布规律 ,并且基本上与进口管的雷诺数成正比 .实验结果为稳压器封头的安全性分析提供了依据 .

基于双流体动力学的微流体分配新技术

根据驱动原理将非接触式微流体分配技术分为间接驱动和直接驱动。现有技术采用间接驱动原理,通过驱动介质与静止流体的动能交换实现流体的运动,完成分配过程。新技术采用直接驱动原理,根据气液两相流理论,将气体和液体射流同时引入混合腔,在一定的气液流速比范围内,气体和液体射流自发在混合腔内形成气液两相断塞流,可获得均匀间隔、流型稳定的液滴和气泡,气液两相均具有体积一致的特点,可实现不同黏度液体的高频率、微体积的精确分配。

大型急冷换热器裂解气流体分配CFD模拟

运用CFD软件对裂解炉大型急冷换热器进行CFD模拟,针对模拟结果,设计并优化入口气体分配器。最终模拟结果表明,通过增加入口气体分配器可以有效达到换热管中的流体分配均匀的要求。

DLC涂层技术在双摆头流体分配器中的应用

介绍了力矩电机驱动A/C轴双摆头流体分配器的结构和功能,从功率损失和磨损的角度分析影响流体分配器的主要因素。针对这一问题,提出用DLC涂层改善零件表面质量的方法,总结了DLC涂层的特点和性质,并提出DLC涂层基体的工艺要求。

新型PFHE封头孔板的流体分配性能与强度分析

为改善板翅式换热器(PFHE)的流体分配特性,基于计算流体动力学(CFD)与流固耦合仿真计算,设计了一种新型的PFHE封头孔板。利用Fluent软件,对安装有新型孔板的封头内部流场进行数值模拟,研究不同工况下新型孔板的流体分配与水力损失特性,并与两种已有孔板的性能进行对比分析。利用流固耦合仿真技术,对新型孔板在流体冲击作用下的结构强度进行校核。结果表明:新型孔板的流体分配性能最优,水力损失适中;在流体冲击作用下,新型孔板的最大应力远小于材料的许用应力,结构强度满足工程需求。

基于CFD分析的板式换热器流体分配性能影响的研究

利用CFD软件对某板式换热器内流体流动进行了数值模拟,发现板式换热器流道数目和角孔低槽对板式换热器流体分配有很大的影响。模拟结果表明:在一定流速下,通道数目大于39以后,流动状况开始恶化,开始出现部分流道没有流体分配的状况;流道数目大于20以后,随着角孔低槽直径的增大,通道内流量分配状况也会发生急剧恶化。

大型卧式急冷换热器入口流体分配数值模拟

急冷换热器用于将裂解炉的高温裂解气快速冷却,以回收热量,并防止二次反应的发生。研究了大型急冷换热器在裂解炉的应用情况,并借助CFD软件对大型卧式急冷换热器入口裂解气分配情况进行了模拟,得出了管道布置方案对急冷换热器入口流体分配的影响,对乙烯装置裂解炉大型卧式急冷换热器及相关布置方案提供参考。

板翅式换热器内气液两相流分配特性数值分析

板翅式换热器是海上天然气开采后进行液化处理的主换热设备,由于其内部结构的复杂性,容易引起各通道流量分配不均匀,会严重影响换热器效率。对换热器封头简化后进行建模,构建了板翅式换热器封头内两相流流动三维非稳态模型,以两相天然气为主要介质,利用计算流体力学(CFD)的方法,分析了不同气相体积分数的两相天然气在板翅式换热器封头内的分配特性。研究结果表明,当入口处气相天然气体积分数为50%时,气相整体分配不均匀度为0.50,液相整体分配不均匀度为0.03,各通道气相天然气的质量流量分布呈现中间低两端高的特点,液相天然气则相反,验证了两相流分配性能比单相流更加复杂的正确性。当入口处气相天然气体积分数逐渐增加时,中间通道和两端通道的两相流质量流量差逐渐变大,这表明流体的整体分配均匀性逐渐恶化。

关于避免流体分配不均的判定及纠正

本文解释了如何判定及纠正烃加工应用中出现的流体分配不均问题。

物流分配的不均匀性对紧凑式换热器效能的影响

以一侧流体分配不均匀的换热器模型为基础 ,建立了物流分配不均匀性对换热器效能影响的数学模型 ,通过理论分析和计算 ,为研究换热器内部物流分配不均匀对其效能的影响提供了一种分析方法 .该理论模型包括连续模型和离散模型 2种形式 ,前者为研究物流分配不均匀引起换热器效能的下降提供了一种分析计算方法 ,后者为控制实验研究的精度提供了理论依据 .研究结论对换热器的优化设计具有重要意义 .

冷箱U型和Z型集管流体分布特性数值模拟

针对大型冷箱的U型和Z型集管内流体分布特性进行数值模拟研究。依据集管内压力分布规律性,探讨了不同雷诺数Re与结构因素对其内流体分布的实际影响;采用多孔介质模型分析给出了板翅式换热器对集管内流体分布的影响作用;最后对大型冷箱集管布置提出了流体均配优化方案。研究表明,U型集管内流体分配优于Z型集管;随着Re增加,U型集管流体分布趋于均匀而Z型集管变得不均匀;随着支管阻力增加所致的集管压降增加能使集管内流体分布趋于均匀;支管长度增加或支管管径减小,可使集管内流体分布趋于均匀,但会导致较大额外压降。依据以上结论提出的大型冷箱集管优化方案可在较大改善实际流体分布同时有效降低集管压降。

两相流板翅式换热器入口分配特性的实验研究

实验研究了板翅式换热器入口两相流分配不均匀性问题.结果表明:两相流在换热器入口截面上的分配不均匀主要体现在液相上,其中又以横向不均匀为主;气体雷诺数及干度对两相流的分配特性有很大的影响;对于整个横截面上的二维分布情况,气相与液相的分配不均匀度均随着气体雷诺数的增大而增大,液相的不均匀度随着干度的增大而增大,气相的不均匀度随着干度的增大而减小;气体雷诺数的变化主要影响液相在横向上的分配特性,干度的变化主要影响液相在纵向上的分配特性.