Flow mechanism and heat transfer enhancement in longitudinal-flow tube bundle of shell-and-tube heat exchanger

The flow disturbance and heat transfer mechanism in the tube bundle of rod baffle shell-and-tube heat exchanger were analyzed, on the basis of which and combined with the concept of heat transfer enhancement in the core flow, a new type of shell-and-tube heat exchanger with combination of rod and van type spoiler was designed. Corresponding mathematical and physical models on the shell side about the new type heat exchanger were established, and fluid flow and heat transfer characteristics were numerically analyzed. The simulation results showed that heat transfer coefficient of the new type of heat exchanger approximated to that of rod baffle heat exchanger, but flow pressure drop was much less than the latter, indicating that comprehensive performance of the former is superior to that of the latter. Compared with rod baffle heat exchanger, heat transfer coefficient of the heat exchanger under investigation is higher under same pressure drop, especially under the high Reynolds numbers.

加氢反应换热器漏气原因分析

某石化公司加氢反应换热器在使用中发生了漏气。为了查找该换热器漏气的原因,使用渗透探伤分析、化学成分分析、金相显微组织分析、SEM微观形貌分析、EDS微区化学成分分析等手段,对漏气的换热器进行了失效分析。结果表明:堆焊复合制备的317L/316L复合不锈钢换热器管板发生了应力腐蚀开裂。建议严格控制堆焊工艺,在堆焊后进行退火处理以消除堆焊层的残余应力,或选择整体317L不锈钢来制备换热器管板。

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。

奥氏体不锈钢换热管胀接残余应力分析

换热管与管板的可靠性连接是热交换器安全运行的重要保障。模拟了304不锈钢换热管与16Mn管板焊胀并用结构的内压加载过程,对比了胀接分别采用强度胀和贴胀的残余应力。研究表明,胀接内压小于30 MPa时,强度焊+强度胀结构与强度焊+贴胀结构都处于弹性变形范围,内压卸载后无残余应力。胀接内压在30~40 MPa时,残余应力增加迅速,之后增速变缓。胀接内压在30~175 MPa时,2种结构残余应力相近。胀接内压大于175 MPa时,2种结构残余应力差异逐渐明显,开槽结构残余应力明显大于无槽结构。在胀接压力加载到100 MPa并卸压至0 MPa后,2种结构残余应力分布没有明显差异,开槽对残余应力基本没有影响。

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。

带中心调节管全废锅热交换器挠性管板分析设计

基于ANSYS WORKBENCH工作平台,采用分析设计的计算方法建立了带中心调节管的全废锅热交换器的有限元模型,并对其进行了稳态传热和静强度分析,得到了全尺寸的带中心调节管的全废锅热交换器的温度和应力强度分布场。计算结果表明,在高温工况下,耐火衬里、陶瓷套管和陶瓷纤维纸的防烫结构可以有效地保护好金属管板;即使在中心调节管完全失效的情况下,通过采用合理的分析计算方法和换热管布置形式,也能够有效地保证热交换器的安全;考虑传热影响工况下的管板应力强度要远高于不考虑传热影响的管板应力强度;当中心调节管完全失去作用而仅靠换热管进行工作时,热端管板会出现一个高温的温度环,而管板中心调节管位置以及布管区边缘位置则温度较低;由于中心调节管完全失效,冷端管板会在中心调节管的位置出现局部超温现象。

基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计

本文介绍了基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计程序开发及工程应用情况。数字化设计平台通过数据传递与数据链建设,实现正向设计和数据共享,旨在提高压力容器设计质量和效率,并实现压力容器全寿命周期的协同管理。参数化设计通过将设备的计算逻辑、设计方法和标准文件等建立程序关联,通过自主开发的相关子程序,实现从工艺数据到三维模型、三维模型到图纸的智能化设计。本文以固定管板换热器为例,分析了基于数字化设计平台的三维参数化设计的基本思路,明确了基于数字化设计平台的三维参数化设计对于压力容器智能化设计及数字化转型的有效性和良好应用效果。本文对压力容器智能化设计和数字化转型提供一定参考。

某固定管板式换热器的温度场与热应力分析

文中介绍了某固定管板式换热器高温高压下的工作条件 ,建立了热分析与结构分析的有限元模型 ,计算得出管板的温度场以及温度场与结构耦合产生的应力场 。

换热器管板的全位置自动化焊接工艺

在详细分析换热器钛合金管板自动焊接工艺特点的基础上,利用自行研发的全数字管板焊接系统进行了换热器管板的全位置自动焊接工艺试验,探讨了换热器管板焊接中影响焊接质量的相关因素,获得了合理的工艺,即峰值电流80~100A、基值电流20~30A、电流脉冲频率5~10Hz、脉冲占空比50%、机头转速3~4 r/min、采用脉冲方式进行电流上升和下降,并在1GW超临界火电机组换热器管板的焊接生产中证明了所确定的焊接工艺能满足实际施工的需要.

换热器管板有限元分析模型研究

建立3种换热器管板有限元分析的简化模型:当量实心板与杆单元模型(模型A);实体管板与杆单元模型(模型B);实体管板与壳单元模型(模型C),通过典型算例,将3种简化模型的计算结果与全实体模型(模型D)进行对比分析。结果表明,模型C管板的应力强度、轴向位移及管束轴向力均与实体模型D较为接近,且得到保守结果,计算精度及效率优势较为明显。

U型管式换热器管板的动力响应分析

以U型管式换热器管板为例,利用Ansys有限元软件的瞬态分析模块对其动应力进行了有限元计算,通过有限元分析对模型进行了简化和当量处理,并对换热器管板进行了强度和疲劳评定.结果表明:计算和分析结果更符合U型管式换热器管板真实的动应力分布,其最大动应力在管板与壳程筒体连接应力槽处,适当增大过渡圆角半径可使管板两侧应力趋于相等;由温度产生的热应力对管板总应力影响很大,在计算中不能忽略温度载荷的影响;评定结果表明,该换热器符合强度和疲劳要求.

基于ANSYS的换热器管板应力评定

针对换热器管板受力情况复杂,传统的理论方法难以计算其内部应力分布的现象。借助ANSYS有限元分析软件,以管程、壳程同时开的瞬间工况和正常操作的稳态工况为研究对象,考察其等效应力分布规律;并对其进行应力评定。结果表明:远离换热管和管板的连接区域,等效应力呈均匀分布,为薄膜应力;最大等效应力出现在换热管外表面和管板与壳体的连接处;温度变化明显的地方,热应力也相对较大;对7种工况进行应力评定,针对危险工况,进行改进,效果明显。研究结果对于管板的安全可靠运行提供一定的技术保障。

丁醛转化器应力分析计算

介绍了DN5200/4900 mm丁醛转化器有限元应力分析计算方法,该反应换热设备直径大,远超出GB 151中的DN2600 mm,设计压力较小,结构重力、介质重力和管、壳程流阻压力降等影响不可忽略。88.9 mm×3.20 mm的换热管,弯曲刚度较大,对按梁和杆模拟换热管分析结果进行比较。为超大型换热设备的设计计算提供参考。

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。

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。

波纹管换热器管束整体失稳分析及设计计算要考虑的问题

介绍了一台波纹管换热器在管程压力试验过程中管束整体失稳的情况,将波纹管等效为直光管,并对相关参数进行合理修正,按分析设计标准JB 4732附录Ⅰ固定式管板计算方法进行计算及失稳原因分析。并对GB 151新标准制定波纹管换热器管板设计计算方法提出修改建议。

换热器管子管板胀接方法及质量控制

介绍了换热器管子管板胀接的多种方法、基本原理并进行比较、分析。提出了在胀接前、胀接中与胀接后各环节有效控制质量的若干要点。

换热器管与管板连接的工艺对比

介绍了机械、橡胶、液压以及爆炸等胀管新工艺各自的原理和特点 ,着重对这几种胀接工艺的性能进行了比较 。

大型立式换热器管束重量对管板强度的影响

揭示了立式换热器中管板管束系统的重量对管板强度的影响关系。分析表明:对大型立式换热器由质量载荷作用折算的当量压力虽不很大,但其引起的管板应力却十分可观,可能成为管板设计厚度的控制因素。现行标准GB 151中对此没有涉及,但在工程设计中应该加以考虑。

布管方式对管板热应力的影响

以某高参数换热器为例,采用有限元热-结构耦合的方式,对管板的热应力进行了分析,对比研究了两种布管方式对管板热应力的影响。结果表明,管板采用异形布管方式,其热应力约为标准布管方式的57%,最高金属温度约为介质进出口温度的平均值,而标准布管方式中管板最高金属温度为进出口介质最高温度。采用异形布管方式降低了管板的金属温度,等于提高了管板材料的许用应力,降低了管板中的热应力水平,既提高了设备的可靠性,又可减少材料消耗,具有一定的经济效益。