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。

不同折流板配置下的管壳式换热器壳侧性能分析

在管壳式换热器中,不同的折流结构会诱导壳程流体产生各异的流态,导致其性能产生差异。研究了弓形板、盘环板、折流杆、整圆板、花隔板、螺旋板6种折流结构配置下的管壳式换热器壳侧的流场分布、温度分布、传热性能和阻力性能。研究发现:折流杆换热器和螺旋板换热器的流场、温度分布最为均匀,这两种折流结构改善了流场分布,克服了流动死区,有利于热量的均匀传递,其中,螺旋板换热器传热性能最强,折流杆换热器阻力性能最优;壳侧流场均匀化能够提高壳侧均温性,同时改善换热器的热工与水力性能。本研究可为热力系统中换热器的应用和选型提供理论参考,为换热器的优化设计指明方向。

Experimental study of shell side flow-induced vibration of conical spiral tube bundle

Conical spiral tube bundles are widely used in enhancing the heat transfer via the flow-induced vibration in heat exchangers. The shell side flow-induced vibration of the conical spiral tube bundle is experimentally investigated in this paper. The experi- ment table was built and the operational modes, the vibration parameters of the tube bundle were analyzed. The results show that, the operational mode frequencies of the conical spiral tube are decreased as the shell-side fluid flow velocity increases, especially for the first order frequency. Within the parameter range of this experiment, the real working frequency of the conical spiral tube is between the 1 st and the 2nd operational modes, and the free end vibration amplitude of the tube bundle increases greatly when the shell side fluid flow velocity exceeds a critical value.

基于CFD的弓形折流板对管壳式换热器性能影响研究

应用标准k~ε模型结合壁面函数法对单弓形、双弓形折流板管壳式换热器规内部流场进行了数值模拟,以SIMPLE方法对压力场和速度场耦合计算。采用数值模拟和物理模型实验相结合的方法,对单弓形管壳式换热器计算模型同尺度的物理模型进行了实验,并与数值模拟的结果进行比较。在此基础上,对两种形式的管壳式换热器内部流场进行了分析,为管壳式换热器的优化设计和研发提供理论依据。

管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施。

管壳式换热器壳程流动分析与部分结构设计

管壳式换热器壳程流体的流动分析对壳程的结构设计至关重要,根据Tinker发表的壳程流体流动模型及其它相关资料,提出了在壳程折流板、管孔与换热管间隙、挡板以及挡管等结构设计中应注意的问题。

新型热交换器壳程流体流动与传热特性

完成了新型热交换器的传热与流动性能实验研究,并与同规格下的弓形折流板热交换器性能进行对比。建立了简化的壳程计算模型,分别对弓形折流板热交换器和新型纵流式热交换器进行数值模拟,获得了2种热交换器壳程内部的流动分布、温度分布和压力分布,并将模拟结果与实验数据进行了对比。实验及模拟结果表明,新型热交换器温度分布均匀、流动死区少、壳程压降低,综合性能远高于折流板式热交换器。

空心环支承轴流式换热器壳程流体阻力系数

壳程轴流式换热器是70年代发展起来的一种新型换热器,其显著特点是流体阻力低,传热效率好,在大流量的场合较适用.实验结果表明,该类换热器阻力系数与管子的种类及排列方式等因素相关[门。

纵流壳程换热器工艺设计优化算法

长期以来,换热器的工艺设计采用类比试算的设计方法,使设计人员把大量精力和时间消耗于重复的烦琐计算,虽可与CAD技术结合,但最终结果往往只是一种可行方案,并不是一种最优方案。由设备技术经济学和设备综合管理角度出发,以纵流壳程换热器的设备投资作为目标函数,在多约束条件下,采用纵流壳程换热器传热系数及流体流动阻力的计算公式,对纵流壳程换热器的工艺设计进行了优化,设计过程一次完成,且能保证是约束条件下的最优设计方案。结果证明,优化算法有着传统算法不可比拟的优势,其设计思路同样可为设计其它型式换热器所借鉴。

热力系统新型纵流壳程换热器CAD技术研究

通过对新型纵流壳程换热器CAD系统的参数化图形设计、数据结构及处理和系统集成等关键技术的研究 ,实现了新型纵流壳程换热器工艺、机械和零部件CAD的集成化 ,解决了信息集成和总装图集成这两个关键问题。该系统可大大提高设计效率与设计质量 ,为新型纵流壳程换热器的进一步研究与推广提供了方便。

液相物性对壳侧不互溶双组分两相流流型的影响及通用流型图

在用空气－水，空气－０＃柴油研究的基础上，用空气与质量浓度为３０％的甘油水溶液研究了理想同式换热器壳侧两相流型，以期进一步考察液相物性对壳侧两相流动流型的影响，研究表明，液相物性对某些流型的转变有明显影响，而对另外一些流型转变的影响并不明显，提出了考虑液相物性影响的通用流型图。

布管方式对折流杆换热器壳程性能的影响

传统折流杆换热器的性能分析与设计计算多是针对方形布管的换热器形式进行的,三角形布管的折流杆换热器的性能评估与计算没有现成的资料。应用CFD软件进行分段模型研究,将不同布管方式的换热器局部流动与传热数据综合整理成整体法关联式,并与实验数据和C.C.Gentry提出的实验关联式进行对比研究,结果发现方形布管的模拟结果与C.C.Gentry关联式符合良好,传热预测平均偏差小于5%,压力降预测平均偏差小于9%;三角形布管的模拟结果与新提出的改进C.C.Gentry关联式比较,传热预测平均偏差小于7%,压力降预测平均偏差小于13%。从综合性能指标看,三角形布管折流杆换热器的综合性能优于方形布管的换热器,相同条件下,综合性能提高32%。

壳程轴流型换热器管隙间流体流动及阻力计算

对壳程流体纵向冲刷型管壳式换热器做了壳程管隙间流道及管束边缘与壳壁间流道的流体力学分析。分析结果表明，为使管隙间流道的流体流速接近壳程平均流速。

纵流壳程换热器数值模拟的应用研究

提出采用数值模拟的方法研究纵流壳程换热器，以克服实验研究方式的不足．利用相似理论，确定换热器的数值模拟模型，分析了各结构参数变化对其传热和流动性能的影响，结果表明：单排管间布杆、减小折流栅间距、增大管束长径比均有利于传热，但同时也增大了流动阻力；并利用最小二乘法，进一步回归出纵流壳程换热器层流下的传热和流动阻力的准数关联式．

纵流壳程换热器CAD的工艺设计研究

为了实现新型纵流壳程换热器工艺设计的计算机辅助设计 ,在分析问题域和系统责任后 ,确定了换热设备工艺设计子系统实现的功能和相应的组织结构 ;在软件设计阶段 ,采用多种数据处理方法 ,解决了众多物料的物性参数查询 .针对不同情况 ,采用相应传热计算方法进行传热计算 ,并对传热过程进行优化设计 ,实现了换热器的工艺设计 ;在软件实现阶段 ,在AutoCAD软件平台上采用AutoCAD自身携带的PDB功能实现界面设计 。

缠绕管式换热器并管壳程换热数值研究

本文通过建立单元几何模型,利用流场模拟软件,结合MATLAB编程软件进行研究分析,研究管径和层间距对缠绕管式换热器并管的壳程换热性能的影响。结果表明:换热器壳程的努塞尔数、摩擦阻力系数和综合换热性能随管径的增大而增大,随层间距的减小而增大;在其他结构参数一定的条件下,壳程流体流速超过一定值时,并管的换热效果要优于非并管的。采用模拟计算和编程计算相结合的方法,为缠绕管式换热器并管壳程换热性能的研究和优化设计提供参考。