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。

水质参数与板式换热器结垢的关联

采用在线监测和手工分析相结合的方法,突出研究了天然循环冷却水(松花江水)中铁离子、细菌总数、pH值、溶解氧、浊度、电导率等水质参数与板式换热器内冷却水污垢热阻的关系。结果表明:板式换热器冷却水污垢热阻值比TEMA标准值小,且不存在诱导期;pH值和溶解氧影响铁腐蚀速率和细菌总数的变化,而浊度和电导率的变化又受细菌总数的影响;它们在运行初始阶段对结垢特性影响较大,而后进入平缓期。混合污垢间存在协同效应,减小溶解氧和细菌总数的含量可以起到抑制结垢的目的。

基于计算流体力学数值模拟的板式换热器传热与流动分析及波纹参数优化

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法对板式换热器整板和局部计算域进行数值模拟。建立1 000mm数量级冷热双流道的人字形板式换热器整板片的流动及换热计算模型,利用FLUENT软件对集中供暖系统中的水-水换热工况进行模拟研究,分析冷热流体在换热器中的流动形态以及换热情况;与此同时建立200 mm×200 mm冷热双流道的局部计算域模型,对不同波纹倾角β,波纹截距λ的板片单元进行模拟分析,根据波纹参数对板式换热器的流动及换热情况的影响优化波纹参数。结果表明,整板LPM77板片流道中流体分布十分不均,且人字形尖点和流道边缘处流速较低,湍流程度较小,换热效果较差;随着波纹倾角β增大,板片换热能力先增后减,极值点在β等于60°左右,流体的压降同样先增后减,然而压降的最大值点出现在60°之后。综合考虑换热情况以及流动压降,一般工况下波纹倾角β选择在60°左右较为适宜;随波纹截距λ增大,流体的换热性能以及流动压降均呈现降低趋势,波纹截距λ对压降的影响程度大于波纹倾角β对其的影响。

两股流板翅式换热器动态性能研究的集中热容模型

从集中热容模型出发,导出了两股流板翅式换热器流体出口温度对冷流体进口温度(或流量)扰动的传递函数,实验结果证实了其正确性。详细的分析表明,传递函数适用的线性区域,不受温度变化限制,对流量变化要求为Δm/m<30％。两者叠加以后,线性区域限于两者的变化量均在20％之内。

板翅式热交换器动态模型

利用参数集结法建立了板翅式热交换器的动态数学模型,特点是引入平衡面“连续法”分析热交换器静、动态特性.通过与试验及数值法计算结果的比较,验证了参数集结法的准确性,并说明了平衡面“连续法”分析热交换器特性的特点.

水质参数影响板式换热器污垢特性的神经网络分析

搭建了板式换热器污垢热阻实时监测系统平台,采用多项式拟合的方法分析出松花江水中电导率、铁离子、细菌总数、pH值、浊度等水质参数与污垢的形成过程密切相关;将其和时间作为输入量,污垢热阻作为输出量,建立基于BP神经网络的冷却水污垢热阻预测模型。结合绝对误差和相对误差的分析知:预测值准确率达到90%以上,网络泛化能力的可靠性强;分析比较多次预测结果表明,该模型不但适用于流速、换热器特性参数等为定值的情况,而且当这些参数发生改变时,该模型也适用。

错流板翅式换热器分布参数模型构建和优化研究

为了研究多股流错流板翅式换热器的流动换热性能,基于MATLAB编程,考虑隔板中轴向和横向导热效应,构建了错流板翅式换热器的三维分布参数模型,程序模拟结果和热动实验台三股流板翅式换热器的实验结果的吻合程度良好。分析了错流板翅式换热器整体结构参数和工况参数对换热量和泵功消耗的影响。结果表明,针对所研究的三股流错流换热器,单位泵功换热量存在极值,它先随着A流体(大流量冷流体)流量的增加而增加,当A流体流量增加至1300kg/h时,又随着A流体流量的增加而减少。对换热器设置4种不同xy面(底面)投影面积分别进行分析,结果表明,维持xy面投影面积不变而变化换热器一边长度,换热量基本不发生变化,但是当换热器y边长度(A流体流动方向长度)为0.15~0.20m时,泵功消耗最低,单位泵功换热量最大。该研究可为错流板翅式换热器的优化工况选择和高效紧凑设计提供理论指导。

Ca^(2+)环境下水质参数变化对板式换热器铁细菌微生物污垢的影响

换热设备微生物污垢形成机制和影响因素复杂,污垢数据和规律的获取难度较大。本文采用搭建的板式换热器循环冷却水实验系统,获得了加入Ca2+后板式换热器冷却水铁细菌微生物污垢热阻数据,研究了加入Ca2+后不同运行工况下冷却水水质参数(OD、p H、电导率)的变化,进一步分析了水质参数变化对微生物污垢生长带来的影响。结果表明,加入Ca2+后微生物污垢热阻渐变化明显。随着低温循环冷水进口温度增加,含有Ca2+和铁细菌的循环冷却水OD逐渐降低,p H则逐渐升高,电导率减小,微生物污垢热阻逐渐降低;随着流体速度的增加,循环冷却水OD则升高,p H降低,电导率增大,但流速的增大同样加剧了冷却水对通道壁面的剥蚀作用,导致微生物污垢热阻随流速增逐渐下降。

基于(火积)耗散热阻的换热器网络优化

基于(火积)耗散热阻的概念,分析了换热器网络中的传热过程,并结合变频泵的性能分析和管网的阻力分析,建立了换热器网络中结构参数、运行参数和用户需求之间的直接联系,完善了换热器网络优化的数学模型。在此基础上,构建了基于(火积)耗散热阻换热器网络优化的方法。最后以一个典型的有变频水系统的换热器网络为例,阐释了基于(火积)耗散热阻的换热器网络优化方法。研究结果表明,在给定换热器网络中各换热器热导的情况下,通过优化计算可以获得使换热器网络中总泵能耗最小的运行参数。在变工况运行的情况下,随着换热器网络换热量的增大,各变频泵的运行参数出现不同程度的增大,增大的速度与工质的性质和管网的阻力特性等因素有关。

混合制冷剂低温液化流程中LNG换热器的性能分析

对采用重烃和轻烃相结合的整合级联混合制冷剂低温液化流程进行了模拟计算。在目标函数最优值的基础上,对LNG板翅式换热器的性能参数展开深入分析,得到了多组元混合工质在换热器中相变耦合的性能曲线。研究表明,温度、压力和组分分率的同时变化,将对换热器中多组元工质的焓值、热流量以及UA值产生重要影响。

舰船燃气轮机间冷系统流动参数优化分析

在传统换热器的设计理论和方法的基础上,进行了燃气轮机间冷系统的优化设计。使用VB程序语言和VS平台开发了辅助间冷系统设计程序,利用该程序进行了某参数条件下燃气轮机间冷系统的初步设计,并分析了不同液侧进口参数对间冷系统性能的影响。分析结果表明:乙二醇水溶液流量和海水流量的增加都可以提高间冷系统性能,但流量不是越大越好,应根据条件合理选择流量;海水温度对间冷系统效率的影响很显著,优化设计时要加以考虑。

板式换热器波纹板片结构承载特性研究

采用数值模拟方法研究了板式换热器波纹板片结构参数对结构承载特性的影响规律。结果表明:波纹板片的结构承载能力与展开系数和板片厚度成正相关,与波纹倾角和波高成负相关,梯形波纹板片的结构承载能力最佳。对波纹板片进行合理地结构优化,可以在15%~60%范围之内降低板片的结构应力,并且将板片的刚度值提升1. 5~4. 5倍。

一种板式换热器污垢热阻预测新方法

在恒定壁面材料、流速和水温的条件下,实验研究了水质参数对污垢热阻的影响。基于对污垢形成机理的初步认识,定性分析了pH值、电导率、溶解氧、浊度、硬度、碱度、氯离子、化学需氧量(COD)、铁离子浓度和细菌总数这些水质参数对污垢形成的影响,并以这些水质参数作为模型输入变量,污垢热阻作为输出变量,建立了基于模拟退火支持向量机的板式换热器污垢热阻预测模型。结果表明,预测值与实验得到的实测值基本吻合,平均误差很小,满足工程需求。

新型螺旋板列管换热器的研究

提出与玉米秸秆干燥机配套使用的新型螺旋板列管换热器,该换热器采用了螺旋板与列管相结合的新型换热原理,分析了螺旋板列管换热器的结构特性。其基本参数为供热量23.9×104kJ·h-1,热风温度80～120℃,耗煤量24kg·h-1,热效率75.8%。

1种板式换热器测试平台及应用

介绍了1种板式换热器热工性能测试平台的工作原理及测试中的应用方法。通过该测试平台,可以对各种不同种类的板式换热器进行性能测试基础工作,从而获得不同的板式换热器在不同工况下的工作参数;通过数学方法和模型将所得到的数据转化为合理的方程,并且可以在此基础上进行科研性试验,在板式换热器板片混装技术上获得重要参考价值和信息。

300MW机组循环流化床锅炉外置床运行特性试验

在测量某台燃用贫煤的300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉外置床热力参数及烟气成分基础上,对大型CFB锅炉外置床运行特性进行了试验研究。结果表明:燃烧贫煤的CFB锅炉外置床内存在燃烧现象;不同类型的外置床内吸热份额、燃烧释放热量及流经外置床的循环灰流量不同;通过建立外置床平衡方程或者直接测量外置床烟气成分均可获得满足工程精度的外置床内燃烧释放热量。该研究结果可为超(超)临界CFB锅炉外置床设计与运行提供参考。

板式换热器流动与传热特性的数值研究

建构了与BR0.015F型人字形波纹板式换热器实际结构、尺寸完全相同的冷热双流道物理模型,采用Fluent软件开展了数值仿真,通过改变该换热器的波纹节高比l/h、波纹倾斜角β和流道内流体流动形态,分析了其流动和传热特性,明晰了板片结构参数的变化对流动和传热特性的影响,最终获得了压降与换热最佳时的结构参数.结果表明:板式换热器的l/h越小时,其换热越好且流阻越小,l/h=2.4时的换热效果最佳且流阻最小;随着β的增大,其换热效果增强,但其流阻亦增大,β=45°时的同功耗换热效果最佳;单边流的流动与传热特性均优于对角流.

板式蒸发器换热与压降关联式的改进BP网络模型辨识

为了获得精确的换热及压降关联式以提高仿真模型的精度,本文在建立板式蒸发器数学模型的基础上,提出了用换热及压降关联式修正系数以修正经验关联式计算结果,并采用改进BP网络模型(IBPNM)对修正系数进行了辨识研究；与已有的板式蒸发器的换热和压降关联式相比,本文得到的结果与试验数据吻合更好,优于现有的研究结果。

板式换热器热力简化计算的精度分析

分析了温度对板式换热器传热和阻力的影响，指出《实用供热空调设计手册》和某些厂家的板式换热器说明书在其传热和阻力计算中，不考虑温度对水的普朗特数、运动粘度和导热系数的影响作常数处理，对特定型号的板式换热器，把其传热系数和阻力简化为流速的函数，在有些情况传热面积误差可达50％，阻力误差可达200％，其精度不能满足工程设计的需要。

冷水机组与板式换热器联合运行节能分析

现代工厂在冬季冷负荷需求量较少,易造成冷水机组频繁启停,甚至由于冷却水温度太低,造成冷水机组无法启动的问题。可以通过冷水机组和板式换热器联合运行的优化控制策略,充分利用冷却塔,通过板式换热器为生产设备和空调系统提供冷冻水,尽量减少冷水机组启动的时间,并保证系统的稳定运行,解决冷水机组频繁启停以及启动困难的问题,达到节能减排和提高冷水机组的运行效率和延长使用寿命的目的。