35 K空间深低温热传输系统性能天地差异

为了解决空间红外探测系统的深低温散热问题,保证红外探测器的低温工作环境,基于脉冲管制冷机和深冷环路热管,设计研制了一套35 K温区的深低温获取与热传输集成系统.该系统由一套35 K温区氖工质深冷环路热管、两台35 K温区脉冲管制冷机、一台150 K温区脉冲管制冷机、隔热冷屏、测温/加热组件、控制系统等组成.完成了地面单机级、整星级热真空测试,并于2020年完成空间飞行测试.在地面单机试验中开展了水平姿态和逆重力恶劣姿态下的传热测试,保证了空间微重力下必定能稳定工作;整星级测试验证了系统在卫星平台散热工况下的工作特性,空间飞行测试获得了系统的空间微重力下的工作性能.本文分析了系统在上述不同阶段的热性能,包括超临界启动特性,稳态运行性能等,验证了相关设计的正确性,重点对比了不同阶段的性能差异,分析其可能的原因.

高加换热管远场涡流测厚技术应用

对高压加热器换热管束使用远场涡流技术进行测厚,是一种能够穿透金属管壁的低频涡流检测技术,采用内部穿过式线圈探测铁磁换热管。通过EDDYSUN测厚专用软件,可以实时地探测出涡流的模拟信号,并根据预先设定的数学模型,将其转换为数字信号,利用观察可以直接检出被检管束的实时壁厚度,从而得出各已测管的管壁最薄截面厚度平均值,从而为剩余壁厚测定的有效方法提供了依据。

某电厂工业冷却水热交换器传热管的涡流检测

在对某电厂工业冷却水热交换器传热管进行涡流检测时发现,多根传热管存在外壁缺陷,且均位于限位杆处,经拔管验证均为限位杆磨损缺陷。由于该设备结构特殊,限位杆与传热管之间为点接触,结合其产生的涡流信号特征,对该类缺陷的分析及定量方法进行了对比分析,为同类设备的涡流检测提供了实践经验。

基于定量风险评估技术的热交换器管束腐蚀检测

针对目前国内热交换器定期检验时,换热管束是否需要检验以及检验比例的问题,运用定量风险评估技术对某炼化企业一台管壳式热交换器的管束进行失效可能性、失效后果计算。随后采用涡流和内窥镜技术对473根管束进行了腐蚀检测,共计发现超标缺陷管束22根,其中包含腐蚀穿孔管束5根,并对腐蚀原因进行了分析。定量风险评估的结果在一定程度上反应了热交换器管束的腐蚀情况,可为腐蚀检测策略的制定提供科学的指导,具有一定的工程应用价值。

不锈钢喷丸管热处理的可行性分析

为最大限度保证喷丸层在后续服役过程中的抗氧化作用,不锈钢喷丸管在锅炉制造单位一般不参与受热面管屏焊接后的重新再加热处理.通过Super304H-SB不锈钢喷丸管模拟管屏热处理的工艺性试验及电厂实炉取样检测Super304H-SB不锈钢喷丸管,发现喷丸层的氧化与碎化晶层有着密不可分的关系.碎化晶层的形貌、大小、厚度、再结晶速度等几乎不受热处理循环过程的影响,即提供给铬元素向内表面扩散的短路通道数量没有实质上的减少.结果表明:(745±15)℃消应力热处理及锅炉长期高温运行不会使喷丸层的组织产生明显退化,喷丸层依然可以保持较强的抗氧化性能.不锈钢喷丸管可以参与锅炉制造过程中的管屏焊后整体消应力热处理.

12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625工艺研究

为保证12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625质量达到设计文件要求,对锻件基材和Inconel625焊接性能进行了分析,模拟承制产品实际生产状态进行堆焊工艺评定试验,采用周向堆焊和直道堆焊相结合的方法制备评定试件,对堆焊层化学成分、弯曲性能、硬度指标、金相组织、耐腐蚀性能进行了检测。试验结果表明,采用EQ62-50/ES200的焊带/焊剂组合可以获得性能优良的堆焊层。对堆焊层进行腐蚀速率检测,其焊态试样腐蚀速率为1.50 mm/a,固溶态试样腐蚀速率为1.17mm/a,两者之比为1.28,满足JB/T 4756—2006标准规定比值小于或等于1.5的要求。根据评定合格的焊接工艺对热高分气/循环氢换热器管板进行了堆焊,堆焊产品已稳定运行三年,未出现焊接缺陷和腐蚀缺陷。

大型绕管式热交换器高效换热管开发及传热性能测试

绕管式热交换器内部缠绕管束质量占设备本体质量的80%以上。为提高液化天然气绕管式热交换器在海洋平台及浮式生产设施中的利用率,从提高缠绕管束对流传热系数、减小设备质量和占地面积出发,提出了绕管式热交换器用高效换热管方案。对常见高效换热管材料、形式及绕管式热交换器用高效换热管的特点进行分析,自主开发了高效换热管加工成型工艺,成功实现超长内波外螺纹管的加工并完成了换热管流动传热性能测试。测试结果表明,不同工艺条件下,高效换热管对流传热系数比同规格光滑管对流传热系数提高15%~30%。

双U型地埋管换热器换热性能试验研究

双U型地埋管换热器(DUBTHE)在实际应用中易出现管路交叉,引起热短路,造成换热性能降低,直接影响浅层地源热泵系统的运行效率。以西安某浅层地源热泵项目为工程背景,基于无限长线热源理论和斜率法,通过现场岩土热响应试验、不同测温法测温试验,研究了岩土初始平均温度、导热系数和体积热容,及管卡间距对DUBTHE换热性能的影响。结果表明:多点式测温线缆测得的岩土初始平均温度为17.08℃,更接近实际地层温度。该地层的岩土综合导热系数和综合体积热容分别为1.65 W/(m·K)、2.81×10^(6 )J/(m^(3)·K)。DN25 DUBTHE的夏、冬季单位延米换热量随着管卡间距减小而增加,且增速随管卡间距的减小先增大后减小。当管卡间距分别为1、2、3、4 m时,DN25 DUBTHE的夏季单位延米换热量较无管卡分别提高了21.03%、19.48%、15.16%、3.92%;DN25 DUBTHE的冬季单位延米换热量较无管卡分别提高了20.83%、19.48%、14.94%、3.79%。工程中最优的管卡布置方式为2 m或3 m管卡间距的DN25 DUBTHE。研究结果可为关中地区浅层地源热泵系统的优化设计提供经验借鉴与数据支撑。

中国大型LNG/FLNG绕管换热器研发进展与工业化应用

大型LNG/FLNG绕管换热器是FLNG和大型LNG生产建设的核心装备,技术门槛高,长期由美国APCI和德国Linde公司垄断。本文全面回顾了中国在大型LNG/FLNG绕管换热器研发和工业化应用方面的最新进展,主要包括:①构建了适用于烷烃工质冷凝与沸腾流动的高精度数值模拟方法,提升了数值计算的准确性和稳定性,数值模拟结果与实验数据相对误差在±20%以内;揭示了晃动及结构参数对烷烃工质复杂相变流动传热的影响机制,建立了烷烃工质复杂相变流型转换准则与分流型的流动换热关联式;开发了具有自主知识产权的大型LNG/FLNG绕管换热器仿真设计软件,其仿真结果与现场运行数据平均相对误差小于5%。②研制了300 m以上超长无缝换热铝合金管及3种适用于LNG/FLNG绕管换热器的新型均布器,形成了基于铝换热管的大型LNG/FLNG绕管换热器结构优化设计技术,开发出了中国首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器,通过了CCS认证,并制定了相关企业标准。③搭建了全球首个LNG/FLNG绕管换热器工业化测试平台,完成了首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器静止和晃荡工业化应用测试,结果表明国产LNG/FLNG绕管换热器在换热等方面性能良好。相关研究成果为未来自主设计和建造大型LNG/FLNG绕管换热器奠定了基础。

极地海洋工程装备圆管结构的对流换热影响

电伴热是极地海洋工程装备防寒主要措施,而热平衡是对流换热的关键问题.以圆管构件为研究对象,采用有限元数值仿真软件Fluent数值仿真与模型实验相结合的方法,分析了圆管构件在风速为0~40 m/s、温度为-40~0℃的极地环境条件下对流换热系数变化情况;基于数值仿真数据建立了电加热圆管构件对流换热系数的预测模型.结果表明:增大风速和降低温度都会增加圆管构件的对流换热系数;温度低于-30℃或风速大于25 m/s且温度低于-20℃时,温度对圆管的对流换热系数影响增大;实测数据验证了该模型的合理性.

家用管式燃气换热器全尺寸模型建立及试验验证

为了保证燃气换热器的燃气热效率与安全性,在研发阶段需要进行大量的测试。本文在热管测试的基础上,采用k-ω湍流模型、FGM(flamelet generated manifolds)化学反应模型和DO(discrete ordinates)辐射换热模型,建立家用管式燃气换热器全尺寸CFD模型,并在此基础上分析其运行工况。结果表明:所建立的模型精度较高,可节省开发成本,能够为产品设计和优化提供理论指导。

微通道换热器在热泵型空调中的应用分析

为了研究微通道换热器的性能特性,本文将微通道换热器替代翅片管式换热器应用于家用热泵型空调器中进行实验对比分析,实验结果表明:保证同样的制冷能力下,微通道换热器空调器的制冷剂充注量减少9%。微通道换热器空调器制冷能力在额定制冷和中温制冷工况下分别增加了1.0%、1.2%;制热能力在额定制热、额定除霜和低温制热工况下增加了1.9%、2.9%、2.5%。微通道换热器空调器在结霜/除霜周期内性能系数(COP)增加了8.6%;除霜周期比翅片管式换热器缩短了28 min,表明微通道换热器空调器除霜更频繁。

核电低压加热器换热管胀接鼓包的原因分析及处理措施

某核电低压加热器换热管在完成氨试、强度胀、水室焊缝回火热处理后,发现近管板区域有一定数量的换热管出现鼓包、变形现象。经排查确认为制造质量缺陷,通过原因分析制定了预防改进措施,并在后续低压加热器制造中取得有效的经验反馈。

核电机组高低压加热器U形传热管涡流检测法对比

核电机组不同类型加热器U形传热管通常采用不同的涡流检测法,从检测原理、方案实施、缺陷分析等方面将常规涡流检测与远场涡流检测进行对比。结果表明:常规涡流检测对于凹陷的检测灵敏度较高,远场涡流检测对于一定深度的内外伤的检测灵敏度较高,高低压加热器缺陷主要集中在U形传热管外圈及直管与弯管之间的过渡段区域,可以为类似核电机组高低压加热器U形传热管的涡流检测提供参考。

油套管高温试验及热处理装置研制与应用

为了模拟油套管高温服役工况,研制开发了一套串联型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中频感应加热装置。此装置设计三路单独输出回路,可同时完成油套管高温模拟试验及油套管焊接局部热处理。采用直流电压调功和逆变侧调功相结合的方式进行输出功率调节,有效提高对负载的适应能力;采用动态死区调节的方法,提升逆变器效率和系统的可靠性;采用现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)可编程芯片为核心构成整流、逆变的控制系统,并配套喷淋降温及远程软件系统。应用结果显示,该设备能快速稳定实现升温,最高温度大于650℃,通过比例积分微分(PID)参数整定系统保证稳态温度波动小于±3℃,满足了油套管适用性评价高温环境模拟的需要,具有良好的实用性和稳定性。

换热列管折流板部位涡流检测缺陷深度修正

尿素高压圈是尿素生产装置的核心部位,操作压力和操作温度较高、腐蚀性强,换热列管易产生缺陷。换热列管常采用多频涡流检测,由于折流板的影响,换热列管折流板部位的缺陷在涡流检测中会变形失真。针对这个问题,采用对比试块模拟研究,并将实际检测中遇到的真实案例进行对比,探究换热列管折流板部位缺陷深度的修正问题。

钠冷快堆蒸汽发生器换热管在役检查验收和堵管准则探讨

蒸汽发生器是快堆主热传输系统的关键设备之一,而换热管作为钠/水介质热交换边界,其破损将造成严重的钠水反应事故。为了确保蒸汽发生器的安全稳定运行,有必要对含缺陷换热管建立验收准则和确定堵管条件。本文通过有限元计算和高温爆破试验,对蒸汽发生器换热管建立验收和堵管准则,确保CFR600蒸汽发生器的安全运行。

镍基渗层纵向翅片管的强化传热试验研究

本文给出了一种既能提高换热效率 ,又能提高可靠性的新型换热元件—镍基渗层纵向翅片管 ,并对该新型强化传热元件进行了传热实验 ,得出了不同的翅片高度、横向节距、纵向节距下 Nu、Eu与Re的关系。

太阳能热动力发电系统吸热器换热管试验及数值模拟

吸热器换热管地面试验是空间太阳能热动力发电系统吸热/蓄热器研制的重要阶段,是为了验证相变材料的蓄放热性能。对以共晶盐LiF CaF2为蓄热介质的换热管进行了27个周期共2511分钟的地面试验,包括变参数试验和稳态试验,获得了容器表面温度和工质出口温度等试验结果。利用焓法建立相变蓄热换热管试验的传热模型,采用试验参数对地面试验进行了数值模拟,得到的结果与试验结果进行了比较,两者比较接近。证明了地面单管试验的成功性,也验证了换热管传热分析软件的可靠性。

换热管漏磁检测磁化结构有限元分析

针对铁磁性换热管特点,以漏磁检测原理为基础,利用有限元分析软件,建立换热管漏磁检测磁化结构三维模型。研究换热管漏磁检测磁化结构中磁芯几何参数(磁芯内径d和中间磁芯长度l)改变时,换热管内表面圆柱形缺陷产生的漏磁场分布情况,得到磁感应强度轴向分量与径向分量随磁芯几何参数改变时的变化规律。