国产板式换热器在红河制糖公司的应用

详细介绍了国产板式换热器的结构特征和操作优势,并在制糖工艺的不同环节中对其应用进行了总结,同时,还讨论了换热器的拆卸和清洗保养要点。以红河制糖有限公司的实际应用为例,本文深入分析了板式换热器的工作机制和工艺流程。生产实践表明,国产板式换热器在亚法甘蔗糖厂的混汁加热、清汁加热以及蒸发浓缩等关键工艺中表现出良好的适应性和显著的节能效果。在2022/23年榨季中,红河制糖公司的日榨甘蔗能力最大提升了500多t,蒸汽与蔗比下降了2.5%以上,蔗渣打包率提高了1.2%以上。这些成果证实了国产板式换热器在制糖行业中的实用价值和效益,为同行企业提供了可借鉴的技术升级和能效提升路径。

全焊宽通道板式换热器在精馏装置热量耦合中的应用

宽通道板式换热器的板束间距可调,适用于燃料乙醇、制糖、造纸、氧化铝等含有大量固体、晶体、纤维、浆状物质及高粘度介质的流体换热工艺场合。传统的可拆卸宽通道板式热交换器因为密封垫片受温度、压力及介质等方面约束,应用场合很受局限。已开发的全焊接宽通道板式换热器虽在个别领域得到广泛应用,但因其管侧为焊接定位柱或压成多触点形式,不适用于双介质均为高固含量、晶体、纤维等工况推广应用。广西中粮生物能源有限公司采用的开放式定距柱焊接板对,不但具承压高的特点,而且易清洗,只需将盲板打开,即可对双侧流道进行清洗,具有广泛的推广应用前景。

顺排圆台通道流动与传热性能的数值研究

为了探究新型顺排圆台结构对板式换热器流动与传热性能的影响,对顺排圆台扰流通道的流动与传热性能进行了详细的数值研究,分析了雷诺数、圆台角度、流向间距比和展向间距比对顺排圆台通道的流动与传热性能的影响规律,并在研究参数范围内采用幂函数拟合得到了圆台通道的流动、传热和综合热力性能关联式。研究结果表明:在不同雷诺数下,当圆台角度从0°增大到30°时,圆台通道的努塞尔数比增大了14.06%~18.45%,摩擦系数比降低了32.89%~34.64%,综合热力性能增大了31.42%~35.29%;当流向间距比和展向间距比均从1.5增大到2.5时,圆台通道的努塞尔数比分别增大了12.09%~15.46%和12.09%~15.46%,摩擦系数比分别降低了13.09%~14.69%和13.09%~14.69%,综合热力性能分别增大了14.83%~19.13%和14.83%~19.13%。拟合得到的流动、传热和综合热力性能关联式的误差分别分布在±12%,±8%和±10%以内,可以准确地预测圆台通道的流动与传热性能。

人字形角对导孔型板壳式换热器壳程流体流动与传热特性的影响

以导孔型板壳式换热器为研究对象,通过数值模拟探究了双人字形板波纹角度的变化对壳程流体流动、传热性能的影响,采用粒子图像测速(PIV)对壳程流场分布和流速进行了试验验证。结果表明:PIV试验与数值模拟得到壳侧速度矢量分布一致,轴向速度的平均误差为2.93%,最大相对误差为13.24%。与矩形板式换热器不同的是,导孔型板壳式换热器的换热能力和压降损失随着角度的增大而提升,在β=60°达到临界点,随后随着β的增大换热能力有所削弱。壁面平均涡强Se与换热效率Nu存在对应关系,Nu随着Se的增大而增大,拟合的关联式误差在±9%以内。此外,在研究范围内,不同β下的综合性能随着质量流量m的增加而减小,β=30°时综合性能最好,该研究结果可为工业设计选择提供参考。

板翅式换热器的强化传热数值模拟

为开发效率更高的板翅式换热器,对锯齿形板翅式换热器性能的影响因素进行深入研究。采用数值模拟的方法,建立锯齿形板翅式换热器模型后进行仿真计算,采用单一变量法分别对比分析翅片厚度、间距及高度3种结构参数下板翅式换热器的换热性能和流动特性。分析得出:在研究范围内,换热器综合性能随翅片厚度的降低小幅度增加,翅片间距的增大则会造成换热器中整体翅片数量的减少,减小对流体的扰动,降低换热器总体换热量,相比之下翅片间距为18 mm的翅片综合性能最优。降低翅片高度会增大流道内阻力,高度为48 mm时的翅片综合性能要优于其他尺寸。综合考虑间距较小、翅片高度偏低且翅片厚度更薄时翅片的综合性能最佳,然而翅片厚度越薄往往对制造工艺和经济成本的要求越高,可能得不偿失。

基于ANSYS的弯曲热板结构优化设计研究

弯曲热板热交换器是纸张蒸发干燥最常用的设备之一,对弯曲热板结构强度薄弱处进行优化设计可以提高材料利用率,同时使结构更加合理。研究了加强筋数量及高度、拉撑板厚度对弯曲热板结构各应力值及变形量的影响,通过ANSYS APDL软件对弯曲热板结构进行数值模拟分析,确定最优结构设计。分析结果表明,随着加强筋数量、高度及拉撑板厚度的增加,弯曲热板结构的应力水平均出现下降趋势。其中,加强筋数量由0增加到1,拉撑板厚度由6 mm增加到8 mm时,结构的最大应力和变形量下降最为明显。

波纹型螺旋板式热交换器的传热性能研究

目的:本文将波纹结构应用到螺旋板式换热器设计中,使流道为“非平行换热通道”,增大流体垂直于壁面方向的速度分量,提高螺旋板式换热器的综合性能。方法:通过正交试验,应用有限元分析软件,模拟九组波纹板参数组合的波纹型螺旋板式热交换器的阻力和传热性能。结果:在九组试验中,当雷诺数为33 278,波纹半径为14.3 mm、波高为3.5 mm和波距为68.0 mm时,波纹型结构螺旋板式热交换器的综合评价系数是1.494。波高对综合性能影响最大,波距次之,波纹半径最小;归纳总结得到H/h与Nu的准则关系式。结论:波高h为影响综合评价系数的主要因素。雷诺数在12 799~46 079区间内,波纹结构对螺旋板式换热器的综合评价系数具有积极影响,有利于提高螺旋板式换热器的综合性能。

酒窝型板式换热器流动换热特性分析及优化

以某公司实际使用的板式换热器为研究基础,对其强化结构(酒窝)分别增加了局部突起和长条突起,设计了2种改进板片,对其换热效果进行了模拟分析,并采用等泵功下性能评价指标作为衡量换热效果的指标。结果显示:2种改进板片的性能评价指标分别为1.09和1.10,均可达到较好的换热强化作用,其中增加长条突起的改进板片2可以在压降几乎不变的基础上将换热系数提高10.94%。

含主次波纹换热器板结构的等效力学性能表征

针对含有主、次梯形波纹结构特征的换热器板的等效材料性能和力学行为进行了理论建模和数值研究。首先,结合目前已有的两类波纹结构的等效方法和波纹型换热器板的结构和几何特征,推导了仅含主波纹的换热器板的等效参数预测公式。在此基础上,结合商用ANSYS软件平台,建立换热器波纹板波纹的力学实体仿真模型,通过比较不同几何尺寸和结构特征的波纹板的变形特征,讨论了两类预测公式的适用范围。在此基础上,给出了具有离轴特征的、含有主次波纹换热器板结构的等效薄板模型和刚度预测公式,讨论了主、次波纹结构以及离轴特征对于换热器板结构的材料性能的影响。

基于流固耦合的板式换热器板片力学性能分析

运用Fluent软件对冷热三流体通道耦合换热模型进行了数值模拟,借助Ansys Workbench平台,对换热板片进行了流固耦合分析,并探讨了板片的力学性能。结果表明:将流场分析的压力载荷加到凸台板片上,不同压差下凸台板片的力学特性和触点对板片承压能力各不相同;冷热侧流体压差越大,板片应力强度越低;板片触点越多,板片应力强度越高。

板壳式换热器在连续重整装置的应用

板壳式换热器中冷、热流体在相邻波纹板管间呈全逆流流动,提高了传热效率,减小了压力降,运行中介质不易发生堵塞且安全可靠。实际应用表明,使用该设备可降低能耗,节约投资。

倾斜状态下板翅式换热器封头工质分配特性的实验研究

海上平台受到海浪的作用会发生晃动和倾斜,从而影响板翅式换热器的入口工质分配特性。通过空气—水两相工质分配实验系统,分别进行封头结构水平状态和倾斜状态下的单相以及气液两相实验,获得不同实验工况下的封头工质分配特性,研究倾斜对封头工质分配的影响,从而为换热器的安装及工艺的改进提供依据。结果表明:水平状态下工质分配受惯性力的影响,不均匀度随雷诺数和气液比的增加而增大;倾斜状态下流体受到惯性力和重力的双重影响,工质分配均匀程度显著低于水平状态,倾斜角越大工质分配越不均匀,气液比越大工质分配受倾斜影响程度越大;固定封头或安装换热器时应严格保证其水平/竖直状态,或者通过液化工艺及换热器设计的改进消除倾斜的影响。

板翅换热器流道结构改进与流体流动性能分析

研究超大型空分装备中板翅式换热器流道改进结构及其对换热器内流体流动影响,设计一种新型板翅换热器流道结构,该新型流道结构可以改变换热器流道内流体的流动方向,促使流体在板翅换热器内部呈M形流动,从而延长换热器中流体的流动距离,增大流体的湍流性能,强化换热器的换热效果。对板翅式换热器流道中转折位置流体的分布情况进行分析,着重分析换热器流道转折位置与流体流动速度、压力变化以及流体湍流性能之间的对应关系。采用Fluent分析流道结构改进前后板翅式换热器内流体的流动情况,可以看出改进后的流道结构可以显著增强换热器内流体的湍流性能,与结构改进之前的传统流道相比,新型流道结构的板翅式换热器通过增大内部流体的湍流性能的方式,提升换热器的换热效率。

CFD技术在板翅式换热器设计中的应用

回顾了计算流体动力学 ( CFD)几年来的发展现状 ,并且介绍了计算流体动力学 ( CFD)技术应用的领域、CFD软件的一般结构以及各种商业软件的特点 ,同时阐明了 CFD技术在板翅式换热器设计应用方面的优越性 ,并指出了我国在 CFD技术研究领域与国际先进水平的差距及进一步开展

2205型双相不锈钢在板式热交换器中的应用

成功开发出了用于板式热交换器的2205型双相不锈钢波纹板片,研究了压制成型和电阻缝焊板片的耐蚀性能。结果表明,经压制和焊接的板片无有害相析出,没有破坏2205型双相不锈钢特有的耐蚀性能。已成功进行了2205型双相不锈钢波纹板片的工业化生产和应用。

板翅式换热器板翅结构强度影响因素分析

为了提高不锈钢板翅式换热器的承压能力,利用有限元软件ANSYS,对不锈钢锯齿型板翅结构进行强度分析,讨论了翅距、翅厚、节距、翅高、翅片形成半径及压差等对翅片强度及安全性能的影响。计算结果表明,由于焊缝和锯齿型翅片几何结构的综合影响,焊缝和两排翅片连接处成为受力薄弱环节。翅距、翅厚、压差是影响翅片强度的重要因素,翅距减小,翅厚增大,翅片内外通道压差减小时,翅片的承压能力越强安全性能越好;翅高、翅片节距、翅片加工尺寸对翅片的安全性能影响较小。

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。

一种新型仿生翅片及其对流体流动与传热影响

研究板翅换热器翅片结构对流体流动以及传热影响,结合鲨鱼鳃型结构,提出一种鲨鳃型强化传热翅片。该翅片的主要作用在于增大流体流动过程中的湍流效应,改变同层翅片不同流道内流体的流动方向,促进不同流道内流体穿梭流动,降低换热器同层翅片相同截面流体温差,提升换热器的传热效果。通过改变鲨鳃型翅片开口上翘角度α、开口大小s,分别研究12种工况下换热器内部温度场、速度场、压力场以及湍流场的变化特性,得出新型翅片结构下板翅换热器内流体速度、温度、压力以及湍流强度分布。从分析结果中可看出,s=1 mm换热器内流体速度变化最大达到47.38%,温度变化达0.7℃/m,换热器流道内湍流强度达0.816%。α=10°流体湍流强度达到3.162%,温度差值最大达到1℃/m。分析结果表明翅片开口大小s对流体流场的影响要强于上翘角度α,对温度场变化的影响则要弱于翅片上翘角度α,翅片开口角度对换热器内速度与压强影响不大。

铝制板翅式换热器导流结构优化设计

针对NB/T 47006—2009《铝制板翅式热交换器》中各种板翅式换热器导流片结构形式,利用CFD有限元数值模拟软件FLUENT,建立了板翅式换热器设计时常采用的4种旁进式导流结构和2种顶进式导流结构模型,通过比较分析得出了导流性能较佳的结构,为板翅式换热器的内部结构优化提供了新的依据。

层板冷却结构强化换热机理

应用简化的换热模型分析了影响层板冷却效果的因素,得出了燃气侧气膜冷却效率ηf,层板内部换热效率ηi和参数f是影响冷效的决定因素。为了研究层板强化换热机理,提高其内部换热效率ηi以优化层板传热设计,本文在相同的两侧换热条件和冷气密流下,对5种相同孔径、通道高度和开孔率,不同内部绕流形式的层板结构和1种双层壁结构进行了流固耦合传热计算,得到了其综合冷却效率。结果表明层板结构的综合冷却效率明显高于双层壁;冷气沿程吸热焓增带走了大部分从燃气侧进入层板的热,并且冷气与层板内表面的换热主要发生在出气板上,扰流柱的存在增加了换热面积,一定程度上增强了换热;合理设计绕流结构有利于改善层板的热均匀性。