新型螺旋换热器柱板自动焊接机的研究

通过对螺旋换热器生产工艺中定距柱焊接过程的调查和分析,研究出了一种新型的自动焊接机——螺旋换热器柱板自动焊接机。本文分析了电阻焊的基本原理:该自动焊接机通过振动筛选机构、定距柱输送机构、定距柱推送机构、焊接机构、焊枪横向移动机构实现了定距柱的自动筛选和焊接位置的精确定位,保证焊接质量,提高生产加工的自动化程度;通过Solid Works软件分析了定距柱夹持器的受力情况。

螺旋套管换热器多样式内管壳程流体强化传热的数值分析

应用CFD软件对内管为光管、螺纹管、横向纹管和纵向纹管的螺旋套管换热器壳程流体的流动及传热进行数值模拟,并将其模拟结果进行对比,分析其温度场和速度场的细观信息以揭示其壳程流体的换热特性和流动特性。结果表明,在研究范围内,内管为螺纹管的壳程流体流动和传热的综合性能最佳,其综合评价因子的值均在1.10以上,最大可达1.18;凸起螺纹对壳程流体起到扰流和导流的双重作用,减薄了边界层厚度,增强壳程流体的混合程度,实现了强化传热的目的,为工程实际应用提供帮助。

螺旋套管换热器大变形与热应力分析

采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧点温度更低;在高温换热工况下,在螺旋管因热膨胀而出现显著的变形,其变形量与管壁厚度处于同一数量级,高温工况下螺旋套管换热器热应力计算属于大变形问题,采用大变形有限单元非线性计算结果比小位移线性计算的热应力更大、更加符合实际。最后,以减小热应力为优化目标,对螺旋套管T型接头布置方位进行了优化,当接管径向布置时热应力比轴向布置减小约1/3。

碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器传热规律

在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,以5℃条件下CO_(2)为对象,设计水作为载热流体的换热方案,研究了螺旋换热器在不同水温作用下对CO_(2)的温度、压力及其热应力耦合变化规律。结果表明:随着水热流体温度的增加,CO_(2)的升温速率与水温成正比,CO_(2)输出温度与水热流体温度呈正相关变化;与CO_(2)传热效率相比,受CO_(2)相变吸热影响导致水热流体传热效率较慢,水热流体传热与温度变化成正比;初始水温升高,CO_(2)相变速度明显增加,流量对CO_(2)相变吸热影响较大,水热流体的体积流量与CO_(2)温度变化呈负相关;受CO_(2)升温吸热影响,水热流体的耗散温度与CO_(2)吸热温度成正比;当管径和入口压力恒定情况下,100℃的水热流体与CO_(2)进行换热可以较好地满足CO_(2)相变吸热的要求。试验验证了水热流体螺旋管换热器的有效性和便捷性,研究为超临界CO_(2)螺旋式换热器的设计提供了依据。

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。

气-固循环流化床螺旋板式换热器的传热性能与压降

设计并搭建了气-固循环流化床螺旋板式换热装置,研究了空气流量(80~125 m^(3)·h^(-1))、颗粒加入量(0.5%~2.0%)和颗粒类型等操作参数对以恒温水作为热流体、空气作为冷流体、3种固体颗粒作为固相工作介质的循环流化床螺旋板式换热器传热性能和压降的影响。实验的结果显示,添加颗粒可以明显改善螺旋板式换热器的传热性能,但同时也会增大压降。在实验考察的操作参数范围内,强化传热效果最佳时的传热增强因子可以达到29.28%,此时系统内添加的颗粒为聚甲醛颗粒,空气流量为125 m^(3)·h^(-1),颗粒加入量为2.0%,但相应的压降比率也达到了20.86%。绘制了传热增强因子和压降比率的三维图以及综合影响雷达图,可指导工业应用。

换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究

为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300 mm、螺距为19.52 mm、管道直径为9.52 mm的换热器螺旋管进行数值模拟,分析换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明:在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。研究成果为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗提供了一定的参考。

宽通道板式换热器和螺旋板式换热器的比选及防腐蚀

介绍了宽通道板式换热器和螺旋板式换热器的结构和特点,并对二者进行了比较。宽通道板式换热器适用于高流速和低黏度的液体介质,具有较低的压力降;螺旋板式换热器适用于高黏度介质和气体,具有更高的传热效率,但压力降也相对较高。在选择适合的换热器时,需考虑以下几点:介质的特性、流量、压力降限制以及所需的传热效率。简述了几种现有的换热器表面防腐处理技术及换热器的常规选材。为达到环保、低成本和高效防腐的目的,综合各技术的优点,扬长避短,同时使用多种防腐技术是首选方法。

螺旋缠绕管式换热器传热性能优化与计算程序开发

螺旋缠绕管式换热器作为新型换热设备,与传统换热器相比,更为紧凑的管排列方式,增大了设备单位体积内的传热面积,且流体流动过程更易多流股化,从而提升传热综合效率;对设备的传热特性进行研究并与计算机技术相结合实现性能优化与计算方法改善,对于实际设备设计生产与使用具有重要意义;通过计算流体力学(CFD)方式,对螺旋缠绕管式换热器进行简化计算模型结构工作并开展数值模拟,研究不同管排列方式,相邻管层间距,壳程流速,换热管使用材料在设备换热性能方面的影响情况,得到设备优化结构,实现设备性能提升;选定管内径,管缠绕圈数,壳程流速以及管缠绕半径4个因素及其相对应水平参数开展正交试验,并分析单因素对于绕管式换热器综合传热性能PEC的影响情况及各因素的主次程度;运用Visual Basic语言进行计算程序开发,通过对流体物性参数、管内径、管缠绕圈数及管程数等进行输入并自动计算,实现压降,传热系数,综合性能指数等结果的可视化,提高后期设计工艺计算精度。

临氢螺旋锁紧环换热器泄漏机理分析及返修热处理研究

某炼化企业加氢裂解装置在开工过程中发生了循环氢热高分气换热器筒体开裂泄漏。类似案例在国内其他炼化企业多次发生,开裂部位大体区域呈相同或径向对称现象。因此,如何从装备全生命周期管理即设备先期设计、制造、检验检测、安装施工、运行管理和维护检修现场等方面规避此类风险,且如何在失效现象出现后进行高效、优质和可靠的返修处理,是炼化企业日常生产活动中亟待解决的问题。通过对失效机理进行校核和分析,给出风险削减模式,并提出整套的返修方案及后评价,切实保障该型装备及其所在装置安、满、长、稳、优运行。

竖埋螺旋管地热换热器理论模型及实验研究

对竖埋螺旋埋管地热换热器建立了传热模型,分析了流量、土壤传热系数对热输出的影响,并计算了等效传热系数、竖埋螺旋埋管换热器对土壤温度场的影响情况。在理论计算的基础上,对一竖埋螺旋管地源热泵系统进行了实验研究,对比分析了理论计算值和实验测试值,并分析了热泵系统的性能。

基于ANSYS与VB的螺旋板换热器CAD系统开发

针对螺旋板换热器设计计算复杂、开发周期长且设计理论及经验均不足等问题,以提高其设计的效率和准确性为目的,联合运用VB与ANSYS软件,开发了具有工艺计算、结构计算、参数化绘图、倒锥形密封端盖结构分析等功能的螺旋板换热器CAD系统,实现了螺旋板换热器设计计算、三维参数化绘图及倒锥形端盖分析设计一体化。从而,也解决了国内缺少倒锥形密封端盖结构设计标准的困扰。

可拆式螺旋板换热器传质传热的数值模拟

应用计算流体动力学(CFD)和数值传热学方法,建立了考虑可拆式螺旋板换热器(DSHE)内流动与传热的三维数学模型,分析了换热器内流体的流速、流向、流动状态以及换热器高度、流道间距、接管形式等流动与结构参数对传热系数、系统压降及传热-压降性能系数EK等参数的影响.结果表明,几何结构一定时,流速增加会使传热系数增大、压降增大、性能系数减小,但相比之下,适当提高油侧流速比提高水侧流速对强化传热更经济有效;而在流量一定情况下,随换热器高度或板间距增大,传热系数和压降会减小,传热-压降性能系数EK会提高,但螺旋板圈数增加却会使传热系数、压降、传热-压降性能系数均有不同程度的劣化,同时金属板材消耗量增大,经济性降低.此外,切向接管和逆流流动更有利于强化传热和减小压降,换热器综合性能更好.这些结果对可拆式螺旋板换热器的结构优化与参数调试具有重要的参考价值和指导意义.

连续螺旋折流板换热器传热与阻力性能实验研究

对连续螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器壳侧的传热性能及阻力性能进行了实验研究,得出了壳侧阻力和换热的关联式,并将其和非连续螺旋折流板换热器进行了比较。研究发现,在壳侧流速较大时,连续螺旋折流板换热器的传热性能优于弓型折流板换热器和非连续螺旋折流板换热器。

蜂窝螺旋板换热器螺旋板凹坑结构强度研究

通过对蜂窝紧凑结构螺旋板换热器蜂窝板凹坑结构强度的研究,将一个受力结构十分复杂的蜂窝螺旋板简化为可进行力学分析的物理模型,提出了2套蜂窝螺旋板结构强度设计计算方法,并给出了这种结构板的失效机理及失效形态,为工程应用提供了有效的手段。

螺旋折流板换热器换热强化的数值研究

针对目前常用螺旋折流板换热器壳程的一个螺距主要采用4块折流板结构而严重影响换热器性能的问题,提出了一种旋梯式折面折流板新结构,用来封闭原始折流板之间的三角漏流区,使壳程流体接近连续的螺旋状流动.模拟结果表明：采用旋梯式折面折流板代替原始的扇形折流板后,换热器壳程流体的切向和径向速度大幅提升,轴向速度略有降低;换热器总传热系数增加51.7％～66.1％,壳程压降增加159.8％～186.2％,换热器的热性能因子提高了10.4％～17.0％,平均增加14.1％.采用旋梯式折面折流板能有效提高螺旋折流板的换热性能,且具有定位和安装简单、方便等优点,对于换热器的节能优化设计具有重要的指导意义.

螺旋折流板换热器中阻流板对换热及沿程压降的影响

本文分别对螺旋角为１０°和１５°的管壳式螺旋折流板换热器加与不加阻流板进行了换热与阻力性能实验。实验是在相同的传热管束，相同的壳体内径，并在相同实验条件下（即在相同的冷热流体流速下）作比较。实验结果表明，加阻流板后，与不加阻流板的同一试件相比，二者换热性能相当。而由于阻流板的冲击，使壳侧沿程压降显著增大。

空气在不同管束的螺旋隔板换热器壳侧传热与流阻性能实验研究

以现场的压缩空气为工质，分别对花瓣状翅片管（ＰＦ管） 与低肋管在螺旋隔板的支承下的传热与流阻性能进行了实验研究，研究结果表明花瓣状翅片管比低肋管具有更优越的传热性能，在同等的传热量下，ＰＦ管螺旋隔板换热器的气侧传热系数比低胁管螺旋隔板换热器高出２０ ％ ～５０ ％ ，其压力损失比低肋管低３０ ％ ～４０ ％ 。

螺旋板式换热器结构优化及传热特性研究

基于强化传热理论,通过建立合理的数学模型和物理模型,运用FLUENT数值模拟软件,对螺旋板式换热器流道中添加螺旋形扰流体的工况进行数值模拟,并对换热效果较差的扰流体工况进行进一步优化模拟。研究表明,在所研究的定曲率和变曲率两种螺旋形扰流体的5种布置方式中,两者均在布置方式5时效果最优;对比分析各参数后发现,定曲率螺旋形扰流体的换热效果更胜一筹。进一步对扰流体结构进行优化,当扰流体直径增加时,可以强化换热;从而说明扰流体的直径在增强换热效果中起着很重要的作用。

螺旋折流板换热器结构参数多目标优化的数值模拟

针对螺旋角和搭接度对螺旋折流板换热器中的流体流动和传热特性具有重要影响的问题,采用数值模拟和多目标遗传算法优化结合的方法对螺旋折流板换热器的流动和传热特性进行了研究,并通过中心复合设计响应面法生成实验点进行了计算。研究表明:螺旋折流板换热器壳侧换热系数和压降均随螺旋角的增大而减小,随搭接度的增大而增大。由灵敏度分析可知,螺旋折流板换热器的换热系数和壳侧压降均与螺旋角呈负相关,与搭接度呈正相关,且二者对螺旋角的灵敏度更大。同时,由多目标遗传算法优化方法在连续的响应平面中得出使换热系数最大、壳侧压降最小时最优的3组结果,与原始结构相比,壳侧换热系数平均增加了28.3%,壳侧压降平均降低了19.37%,这对于螺旋折流板换热器结构参数的研究具有重要意义。