ASME Section Ⅲ Stress Analysis of a Heat Exchanger Tubesheet with a Misdrilled Hole and Irregular or Thin Ligaments

A stress analysis is described for a nuclear steam generator tubesheet with a thin, or irregular ligament, associated with a mis-drilled hole using the rules of ASME （American Society of Mechanical Engineers） B ＆ PV Section Ⅲ and non-mandatory Appendix A, Article A-8000 for stresses in perforated flat plates. The analysis demonstrates the proper application of the NB-3200 rules for this special application, with discussion of the differences between an actual tube hole deviation and what is assumed in ASME Appendix A. This is a companion paper to ＂Technical Justification Supporting Operation with a Tube Installed in a Mis-Drilled Hole of a Steam Generator Tubesheet＂.

各向异性膨胀石墨双极板对燃料电池性能的影响

该文分析了膨胀石墨双极板(EGBPs)各向异性结构对燃料电池水热管理与输出性能的影响。建立了三维两相非等温数值模型,对比了4种典型复合材料结构下温度、电流密度、水含量等参数的分布特征,揭示了双极板传热特性与输出性能的耦合效应。结果表明:沿质子传递方向热导率(k_z)对燃料电池性能具有显著影响,在2.2 A cm^(-2)电流密度下,将k_z从常规结构的5 W·m^(-1)·K^(-1)提升至280 W·m^(-1)·K^(-1),可以使输出性能提高22 m V;沿流道气体流动方向的热导率(k_y)是影响散热能力的关键因素,将k_y与k_z提高至280 W·m^(-1)·K^(-1),或者实现各向同性结构(k_x=k_y=k_z=20 W·m^(-1)·K^(-1)),均能够使膜电极组件(MEA)核心区域的温度降低2℃左右。因此,提高k_y与k_z并实现各向同性结构是膨胀石墨双极板技术的未来发展目标之一。

大型石墨列管换热器换热管装配技术研究

为了解决大型石墨列管换热器换热管装配过程中遇到的主要技术问题,包括换热管的装配错位、无法转动和管板粘结等问题,以提高换热器的装配精度和操作效率,文章通过采用高精度的自动化装配线、改进管材加工工艺以及优化粘结剂和表面处理技术,对装配过程中的关键技术环节进行了系统的分析和优化。实验结果表明,自动化装配技术显著减少了装配错位,精确的设计公差和温度监控系统有效解决了换热管的转动问题。改性环氧树脂粘结剂和等离子体表面处理显著提高了管板的粘结强度。

复合板固定管板热交换器设计中的几点探讨

复合板固定管板热交换器兼具高强度和耐腐蚀优点,在诸多行业中得到广泛应用。对复合板固定管板热交换器设计中的若干问题,如涉及复合管板相关事项、计算输入的简化及管孔结构的选择等进行了分析和探讨,论证了换热管承受轴向压应力时爆炸复合管板应用的可行性,点明了复合管板与换热管焊接连接拉脱应力计算中材料许用应力的取值误区,给出了SW6软件中壳程复层厚度的简化输入方式,阐明了复合管板与换热管连接方式的选择细节。可为复合板固定管板热交换器的设计提供有益参考。

某中深层地埋管地源热泵系统测试与分析

中深层地热“取热不取水”技术是中深层地埋管地源热泵系统的核心,是影响整个系统设计与性能的主要因素。为了更全面地认识中深层地埋管地源热泵系统性能,本文对位于陕西省某矿区的孔深为3183 m的中深层地埋管地源热泵系统进行了测试,测试参数包括地下岩土层初始平均温度、地热井取热能力、热泵系统运行工况参数及系统冬季性能系数,获得了部分数据,并对结果进行了分析。通过分析可知,该地热井井底初始温度为107℃,不同深度地下温度的平均温度约70℃;单位管长换热量为217.4 W/m,在供水温度为70℃,采用散热片为末端,供暖部分负荷率约为25%时,系统性能系数为1.99。本文研究可为中深层地埋管地源热泵系统设计及运行提供参考。

中深层地源热泵系统研究进展

地热能作为可再生能源,具有能源分布范围广、运行稳定等优势。地热能供暖系统的应用离不开热泵技术。中深层地源热泵系统能够克服浅层地源热泵土壤热失衡问题,且具有出水温度高、能效高等优点。通过综述中深层地源热泵系统的研究现状,分析目前中深层地源热泵在研究和应用中的不足,并指出中深层地源热泵未来的研究方向。

基于机器视觉的大型换热器管材孔系测量

针对大型换热器管材孔系,提出基于精密运动控制的机器视觉测量方案。运动控制系统携带相机完成工件全局扫描。机器视觉系统采集工件局部位置图像,使用高斯滤波法、最大类间方差法和Canny边缘检测方法自适应地检测孔系边缘,采用Hough梯度法提取单孔轮廓;利用优化的最小二乘拟合法测量单孔的孔心坐标和孔径,计算相邻孔的孔桥距。对测量方法进行实验验证,实验结果表明,孔径偏差低于0.031 mm,孔桥距偏差低于0.032 mm,满足测量精度要求。

石墨换热器在酸洗线中的应用

介绍石墨换热器的结构和工作原理,结合冷轧酸洗线工艺要求,对石墨换热器的换热面积进行计算,介绍石墨换热器在酸洗工艺中的应用效果,结合石墨换热器结构、原理及应用效果,总结石墨换热器的优点。

折流板开孔孔径对换热器壳程性能的影响

试验测试和研究表明 ,对于管壳式换热器 ,在其单弓形折流板的管桥处开11mm孔时 ,与未开孔折流板相比 ,壳程进出口压降下降 2 4 5 %～ 2 6 4 % ,α/Δp升高 33 3%～ 36 4 % ,Δtm 增加 2 5 %～ 3 2 % ,总传热系数K升高 0 4 %～ 4 5 %。由此可见 ,对折流板管桥开适当孔径 ,可使换热器的各项性能均获得一定程度提高 ,具有较好的节能降耗效果。

管壳式石墨换热器及其泄漏原因分析

介绍了管壳式石墨换热器及其制造情况,结合生产实践的经验,分析了管壳式石墨换热器泄漏的原因,提出了管壳式石墨换热器制造、现场安装和使用过程中注意的问题。

氟塑料－石墨板式换热器板片材质的研究

通过对氟塑料－石墨板式换热器复合材料板片材质的选配，原材料的粒度、用量等对板材力学性能、导热性能、耐蚀性能的影响，以及增强材料的增强效果等方面的研究，获得了一种综合性能优良的新型氟塑料－石墨复合板材。

银川市地埋管地源热泵热响应试验研究

为了合理利用和开发浅层地温能,对银川市9个勘查孔进行了现场热响应测试.通过地层平均初始温度测试、稳定热流测试和稳定工况测试,获得地层平均初始温度、岩土体平均热传导系数、每延米测试孔换热量.结果表明,银川市地层平均初始温度13.77℃,岩土体平均热传导系数2.11 W/(m·K),每延米排热量和取热量分别为60.99 W和25.85 W.热响应试验为银川市地埋管地源热泵工程设计与施工提供了数据参考.

敷膜多孔纸全热交换器效率的实验及数值研究

针对全热交换器传湿效果不明显的特点,提出了以带孔纸为支撑层,涂敷亲水膜的方式提高交换膜的热效率。基于所采用的交换膜,实验测量了多孔纸膜的热质交换性能;同时,建立了有限元数值仿真模型,研究了不同孔径、孔间距对全热交换器换热效果的影响。结果表明:对于全热交换器而言,采用敷膜多孔纸的方式,可以有效提高全热交换器的换热效率,实验结果与数值模拟结果相符。在带孔纸能够起到支撑层作用的前提下,孔密度越大越好,结合实际加工工艺特点,多孔纸膜中孔的直径应该控制在1 mm左右。为全热交换膜段优化设计提供了热设计参考数据。

双管板换热器制造质量控制研究

针对双管板换热器在制造过程中可能影响产品质量的关键点,进行分析、归纳、研究。发现内管板与换热管的强度胀接质量是影响整台双管板换热器质量的关键。因此,有针对性地制定相应的工艺措施,对内管板与换热管的强度胀接质量以及会对其造成影响的因素加以控制,确保质量满足设计要求。实践证明,在制造中采取控制措施,产品质量得到了保证,达到了预期目的。

四叶孔支撑板换热器壳程流态及其传热机制研究

为了研究四叶孔支撑板换热器壳程的流体流动和传热性能,利用CFD软件建立了周期性全截面的数值模型,研究了换热器壳程流体的流动形态及四叶孔板的间距和开孔高度对换热器壳程热工性能的影响。利用激光多普勒测速仪(LDV)测量了四叶孔支撑板换热器壳程特殊点的轴向流速,将数值计算结果与实验结果进行对比,验证了数值模拟计算的可靠性。研究结果表明:换热器壳程流体总体呈纵向流动,四叶孔支撑板对其可以产生明显的射流作用;流体在通过第1块支撑板后,其流速具有明显的周期性;随着支撑板间距和开孔高度的减小,换热器壳程传热系数和压降均增大,而其综合性能降低,四叶孔板间距和开孔高度对壳程压降的影响程度强于对换热性能的影响;在雷诺数Re为10000~30000的范围内,得到了换热器壳程努塞尔数Nu和压降的实验关联式,两者计算偏差都在±10%以内。本文的数值模型及结果对于核电站系统中换热器的设计和应用提供了指导。

管间距对矩形翅片椭圆管换热管束性能的影响

采用标准k-ε模型,就横向管间距和纵向管间距对矩形翅片椭圆管换热管束流动换热性能的影响进行分析.研究发现:横向管间距是主要影响因素,纵向管间距的影响较小;横向管间距越大,等压降约束条件下的综合性能越差;扰流孔的存在强化横向管间距和纵向管间距的作用,开设扰流孔使得管束综合性能有所下降.

管壳式换热器的计算机辅助布管研究

对管壳式换热器设计过程中布管管数确定、局部布管图绘制两个问题进行了研究。基于严密数学推导的管板布管数精确解析关系式,用VisualC++可视化编程技术开发了布管管数计算模块,能在将布管情况直接展示给用户的同时生成布管图;局部布管的绘制则利用ObjectARX参数化绘图技术在AutoCAD环境下开发,适用于各种长方形与圆交集区域的布管。使用证明,采用计算机辅助手段能快速、准确、灵活地进行管壳式换热器的布管设计。

U管换热器折流板开孔的综合性能研究

为了解决传统弓形折流板换热器壳侧存在流动死区、流动阻力大、传热效率低等问题,对折流板进行开孔,采用数值模拟的方法,研究开孔折流板结构对U型列管式换热器壳程流体流动、传热及流阻性能的影响。研究结果表明,折流板开孔后,U管换热器壳程流动死区明显减少,壳程流体的传热系数和场协同数随着开孔率的增加都是先增加后减小,并且在开孔率为a=0.242时均达到最大值。折流板开孔前后壳程总体压降变化<4.3%,当开孔率为a=0.177时壳程的压降最小。在折流板开孔率为a=0.242时,U管换热器综合性能最佳。本研究可为U管换热器弓形折流板开孔提供优化依据,为提高U管换热器的综合性能提供参考和借鉴。

含裂纹石墨管振动研究

利用断裂力学和振动力学理论,借助有限元方法,研究含半椭圆裂纹石墨换热管的振动特性。首先,通过C++编程实现了对环形截面裂纹应力强度因子的积分运算,导出含裂纹梁单元的刚度矩阵,继而用Matlab计算了含裂纹管的振动特性。对列管式换热器的振动监测与诊断研究具有一定的参考意义。

氟塑料－石墨板式换热器在高温强腐蚀换热工况中的应用

通过氟塑料－石墨板式换热器在化纤生产中高温强腐蚀换热工况中的实际应用，并与常规换热器的使用情况的对比分析，阐述了这种新型换热设备的特点。