高黏度流体下折流板结构对管壳式换热器传热综合性能的影响

针对高黏度流体在弓形折流板管壳式换热器中综合传热性能低的问题,采用甘油作为壳程高黏度流体模型介质,通过三维数值模拟计算方法对其在弓形折流板和三分螺旋折流板管壳式换热器的壳程流动特性和传热综合性能进行研究。结果表明:甘油在三分螺旋折流板换热器壳程中呈螺旋状流动状态,相比于弓形折流板而言,虽然传热性能降低,但有效降低了壳程压降,热增强因子TEF提升了4.84%~28.95%。

螺旋折流板换热器传热和流动性能分析

利用CFD分析软件FLUENT,研究10度螺旋角条件下,六片式螺旋折流板换热器和常见四片式螺旋折流板换热器传热和流动特性,并与双弓形折流板换热器进行对比。采用冷膜试验与CFD模拟进行对比,验证两者研究结果的异同,总结流场规律。CFD模拟和冷膜试验结合进行工程研究,为螺旋折流板换热器优化设计提供一定参考依据。

聚合釜设备筒体导流板的结构分析

对含整体夹套的聚合釜设备的螺旋导流板进行分析建模计算,对螺旋导流板和同心环状导流板结构2种方式分别建模。通过分析结果可知,采用同心导流板结构代替螺旋导流板,提高了建模效率,网格使划分更容易,增加了仿真速度。

弓形折流板与盘环折流板对管壳式热交换器特性的影响研究

管壳式热交换器的优点是结构简单、坚固耐用、操作弹性大、可靠程度高、能承受高压高温、便于管理等,迄今仍是用于航空高温高压环境下的主要热交换器。但是管壳式热交换器散热性能较低的缺点也是制约该类热交换器使用范围的重要因素,这主要受限于该类热交换器散热单元强化传热的方法较少、结构设计限制、可靠性指标等诸多因素,而随着发动机、飞机及其他系统对散热性能和使用压力的不断提高,对该类热交换器的散热性能及流阻要求也随之增高,本文通过理论分析和实际使用来论述盘环折流板和弓形折流板对管壳式热交换器性能的影响。

加装螺旋导流板的双层铜管换热器传热性能分析

为提高螺旋铜管(SCT)换热器的综合传热性能,通过在换热器内加装螺旋形导流板,采用双向流固耦合计算方法,分析了不同入口流速和导流板安装位置下对换热器内部双层SCT的振动和传热性能的影响。数值结果表明:双层SCT换热器外层SCT的振动强度明显高于内层;无振动时内层SCT的传热系数高于外层,有振动时外层SCT的传热系数高于内层;随着入口流速增加,内外层SCT的振幅均增大,传热系数提高;导流板的安装位置会直接影响SCT的振动和传热特性,且在SCT呈现最大振动强度和最佳传热性能时的安装位置并不相同;对比振动强化传热参数Q PEC和综合传热性能因子R JF发现,双层SCT换热器的Q PEC和R JF均高于单层,两螺旋导流板分别安装在换热器的左、下位置时,Q PEC最大,安装在换热器的左、上位置时,R JF最大且比安装在左、下位置时最高增大了7.99%。该研究可为高性能SCT换热器的设计提供理论和数据支撑。

阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性影响研究

[目的]旨在分析阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性的影响。[方法]以一条半排水型方尾船为研究对象,基于RANS方法并结合重叠网格技术进行阻流板安装前后船舶在规则波中的阻力与运动特性数值仿真,总结船舶阻力、姿态与运动响应随波长与航速的变化规律。[结果]结果表明:阻流板在规则波中的减阻率比静水减阻率大1.03%~2.43%;阻流板对垂荡和纵摇传递函数的影响随着波长的增大而变大,λ=2L_(PP)工况下的垂荡传递函数T_(F3)和纵摇传递函数T_(F5)平均降低了3.5%和1.4%;当船舶出现甲板上浪时,阻流板可使T_(F3)和T_(F5)的降低率分别达到9%和3%。[结论]研究方法与研究成果可为船舶节能装置设计与性能预报提供技术参考。

弓形折流板换热器流动与传热性能的数值模拟

为了探究折流板结构对换热器整体性能的影响,课题组通过FLUENT模拟分析弓形折流板板间距以及缺口高度占比这2个关键变量,得到不同条件下换热器流场和温度场的分布情况,并以换热系数h、压降ΔP以及综合性能参数η作为换热评价指标,研究了不同结构参数对换热性能的影响,并分析了2个关键变量之间的关联性。结果表明:随着板间距的减小,流动与传热“死区”区域变小,换热系数及壳程压降增大,板间距较小的换热器在低入口速度工况下综合性能相对较好;当板间距为185 mm时,换热系数和压降随板缺口高度占比的增大而减小,此时选择缺口高度占比为0.30可获得较佳综合性能;另外,通过研究2个变量间的关系发现板间距较小时应选择相对较大的缺口高度占比以保证其较优性能。

螺旋角对六分型螺旋折流板换热器换热性能的影响

为探究螺旋角对六分型螺旋折流板换热器换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以液态水为工作介质,对六分型螺旋折流板换热器在不同流量下的换热性能进行研究,分析螺旋角变化对于传热系数和换热综合性能的影响。结果表明:随着螺旋角的增大,换热管沿轴向的表面热流密度逐渐减小,壳程传热系数和压降也随之减小;换热综合性能指标h s/Δp和h s/Δp 1/3随螺旋角增大而增大,而在螺旋角β=25°的条件下,h s/Δp和h s/Δp 1/3显著下降。由此可知,选择较大螺旋角能够获得较好的换热性能。上述研究结果可为六分型螺旋折流板换热器的工程应用提供参考。

管壳式换热器弓形折流板的结构优化

为研究某高温烟气急冷器空气二次冷却系统的流动与传热特性,建立了管壳式换热器简化模型,运用ANSYS软件进行数值模拟,分析了折流板数量、相对缺口高度、折流板间距和换热器进出口管布置方式对换热器性能的影响。结果表明:折流板数量越多,相对缺口高度越小,换热器压降越大,换热系数越大,综合性能指标越小;高温区域折流板间距小、低温区域折流板间距大的换热器比等间距折流板换热器平均换热系数提高了4.3%,平均综合性能指标提高了2.3%;空气出口管布置在热流体进口侧比布置在热流体出口侧平均换热系数提高了6.5%,平均综合性能指标提高了4.3%。

螺旋折流板换热器的研究进展

螺旋折流板换热器是管壳式换热器的一种,相比弓形折流板换热器具有诸多优势。本文介绍了螺旋折流板换热器的研究进展,总结了螺旋折流板换热器的结构(如螺旋角、螺距等)与换热器的性能(如压降、传热系数等)之间关系的研究成果,提出了可提高换热器性能的新型结构及设计方法。

管壳式换热器折流板开孔流场特征及场协同分析

折流板是管壳式换热器最主要的结构之一,但流体介质容易在折流板背风侧产生一个相对静止的“流动死区”,影响换热器壳程的换热效果。因此,本文利用Fluent对换热器壳程折流板进行开孔研究,分析流体流动特征,同时利用场协同分析的方法对其进行了验证分析。结果表明:折流板开孔可有效减小换热器壳程背风区的“流动死区”,达到强化传热的效果。

大型环盘折流板反应器壳程流动模拟及结构设计

环盘结构是大型换热式反应器中最常用的壳程导流结构之一,针对环盘折流板结构参数的选择影响反应器壳程流场特性的情况,分析了环盘型折流板的结构特性,发现大型反应器折流板相对板距d*的取值通常为0.15~0.20;在此基础上建立了不同相对缺口面积S^(*)条件下的模型进行流场模拟;详细分析折流板结构参数对壳程流体流动形态、停留时间分布和压降特性的影响,综合考虑后提出S^(*)=0.15~0.30是大型反应器相对缺口面积的合理设计范围;最后,根据现有研究中单弓型折流板换热器的数据,在模拟的结构条件范围内对比了环盘和单弓结构的性能,为工程设计提供指导。

泄流板在管道漏磁检测器中的应用

为适应大口径天然气管道介质流速快的特点,需要在管道漏磁检测器上安装速度控制系统来实现对检测器运行速度的主动调控,但对于已经服役的管道漏磁检测器,不具备安装速度控制系统的空间。对于一定流速的天然气管道,可以利用泄流板调节检测器的运行速度。由于泄流板开设固定面积的泄流孔,检测器发送过程中的起动压差至关重要。利用牵拉试验获取了检测器起动所需压差,利用带固定泄流孔的检测器起动压差方程验证检测器能否正常起动,利用建立的固定泄流孔局部阻力系数方程得出泄流后检测器的运行速度。经过4次工业应用,验证了上述方程和计算流程的可靠性。

厌氧折流板反应器处理高浓度含硫酸盐有机废水研究

近年来,随着工业化的快速发展,优化高浓度含硫酸盐有机废水处理成为一道紧迫且重要的时代课题。厌氧折流板反应器是一种创新型的高效能厌氧反应装置,适用于处理高浓度有机废水。本研究首先就厌氧折流板反应器进行了相关概述,继而探究了厌氧折流板反应器处理高浓度含硫酸盐有机废水的实验路径,接着就实验结果展开了分析和讨论,明确厌氧折流板反应器在处理这类废水方面的应用价值,最后就厌氧折流板反应器的应用前景进行了展望。

周向重叠三分螺旋折流板换热器性能比较

对采用正三角形布管且螺距相同的4种螺旋折流板换热器方案,即倾斜角为20°三分周向重叠(20°TCO)、倾斜角为18°四分周向重叠(18°QCO)、倾斜角为18°首尾相连(18°QEE)以及螺旋角为18.4°的连续(18.4°CH)螺旋折流板换热器的流动和传热性能进行数值模拟.给出了子午切面、同心正六边形切面上速度矢量叠加压力或速度云图分布以及60°扇区的9根换热管和4层同心换热管层的局部热流密度分布.结果表明:每个螺旋周期中均存在二次流,非连续螺旋折流板V形缺口处存在"逆向泄漏",但4种方案中20°TCO方案泄漏量最少;20°TCO方案具有最大壳侧传热因子jo、摩擦系数fo和平均综合性能指标(jo/fo);18°QCO方案中的传热因子jo和摩擦系数fo其次;虽然18.4°CH方案摩擦系数fo最低,但其壳侧传热因子jo和平均综合性能指标(jo/fo)均最差.

基于均流板原理的通风墙型植物工厂循环送风系统设计与模拟

植物工厂是当前可控农业环境的最高形式之一,但植物工厂内温度、气流空间分布不均,不同栽培架之间存在一定温差、气流速度差。为解决气流植物工厂内局部环境因子差异大的问题,该研究对植物工厂进风口设置进行改进,在侧进上出气流循环模式下,借鉴均流板原理设计了一款全网孔通风墙型植物工厂,并通过计算流体力学软件(computational fluid dynamics,CFD)进行模拟,分析该类型工厂下温度、气流速度、CO_(2)浓度、相对湿度、适宜风速占比、空气龄、指定流线速度变化情况,以评价全网孔通风墙对植物工厂内局部环境差异的改进效果。该设计平均空气龄为7.5 s,是无全网孔通风墙条件下的1/9,空气更新效率有效提升。研究表明全网孔通风墙型植物工厂能有效提升植物工厂内环境因子分布均匀性。

螺旋折流板换热器的研究与应用进展

针对近年来螺旋折流板换热器在国内已取得的成果,从螺旋折流板的结构形式、布置形式等方面总结研究进展,并从螺旋折流板换热器设计、制造、应用等方面进行总结,为螺旋折流板换热器在核动力装置领域的研究与应用提供参考。

新型六分扇形螺旋折流板换热器壳程传热及流动特性

针对现有四分螺旋折流板换热器中心区域漏流明显的特征,提出了一种新型的六分扇形螺旋折流板换热器。建立了六分扇形螺旋折流板换热器的三维物理模型,应用Ansys CFX软件对其壳程流动与传热特性进行数值模拟,分析了不同螺旋角(10°、20°、30°、40°)和不同工况下六分扇形螺旋折流板换热器的壳侧性能,并与传统的弓形折流板换热器作对比。结果表明,六分扇形螺旋折流板可以显著减少三角区漏流现象的发生,壳程流体旋流特性较好。随着螺旋角的增大,壳侧速度场与温度场分布更加均匀,综合换热性能逐步提高。

小孔混流折流板换热器壳程传热性能研究

传统弓形折流板换热器在折流板背流侧存在“流动死区”,会减小壳程传热效率。为降低“流动死区”的影响,提出小孔混流折流板结构,并建立小孔型混流折流板换热器有限元模型,研究小孔位置和数量对换热器壳程传热性能的影响。结果发现,壳程流体在折流板小孔处会形成射流,增强了附近流体的湍流程度,减小了“流动死区”的范围,提高了壳程传热效率。在研究范围内,随着折流板小孔位置向缺口处移动,壳程强化传热能力先增强、后减少。壳程强化传热能力最强的小孔位置靠近折流板缺口,相比没有小孔的传统折流板换热器,此时的努塞尔数提高了17.02%,压力降减少了3.58%。同时还发现,折流板小孔数目越多,虽然壳程流体的流动阻力越小,但换热效率变化不是单调的,意味着折流板的小孔布孔方案存在优化设计空间。

螺旋折流板换热器在发电厂应用的可行性

性能试验和数值模拟计算都表明,三分周向重叠螺旋折流板换热器是一种适合正三角形布管的自然分隔、可抑制逆向泄漏、零件较少、且其壳侧换热系数和单位压降的壳侧换热系数指标较高的结构型式。不仅可应用于发电厂的油冷却器、闭式冷却器等单相流体传热场合,而且可利用倾斜折流板的疏液和螺旋通道中离心力分离汽液作用来强化立式给水加热器的壳侧传热,为推广应用可以节省占地面积且维修方便的立式给水加热器开拓了新思路。