斜向流换热器壳程流场均匀化研究

传统弓形折流板换热器壳程流体横向流动时存在流动阻力和传热死区大等缺点。为克服上述不足,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,采用导向型折流栅替代传统弓形折流板,倾斜流道内流体斜向冲刷换热管束。考察和对比了斜向流换热器和弓形折流板换热器壳程主流区的流体流速分布和变化规律,证实了导向型折流栅具有显著的控涡均化壳程流场和提高壳程流体整体流速的作用,有助于减小壳程压降,增大有效换热面积,为管壳式换热器结构改良提供了参考依据。     

纵流壳程换热器壳程近壁区流场和温度场数值研究

对新型纵流壳程换热器壳程近壁局部区域的流场和温度场进行了数值模拟研究,总结了换热器横截面内各换热管壁面对流传热系数与换热管距壳体轴心距离的关系,分析了近壁区域非规则流道内流体对流传热系数较壳体中心主流区内规则流道大的原因,为换热器壳程内关键局部区域流体流动和传热状况的改善以及进一步的结构优化提供了直观依据.提出的纵流壳程换热器周期性全截面计算模型,为发现和解决换热器中与局部位置流体流动和传热细节相关的深层次问题提供了良好的辅助手段.     

螺旋折流片换热器壳侧传热与流动的数值模拟

提出了一种强化管壳式换热器壳侧传热的螺旋折流片式换热器新方案,该方案在部分管子上套上螺旋折流片,不仅强化传热,而且对相邻管子形成支撑;利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋折流片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟,并讨论了螺旋角对其强化传热和阻力性能的影响。结果显示螺旋折流片诱导的涡旋流动对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,传热系数可比光管提高约40％-100％,但其流动阻力也将增大。     

阶梯式螺旋折流板换热器流动与传热特性研究

针对现有的螺旋折流板换热器加工较为复杂,并且非连续型螺旋折流板的相邻折流板间存在漏流的问题,提出了一种新型阶梯式螺旋折流板换热器。通过数值模拟的方法对阶梯式螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器进行对比,研究其壳程流动与传热特性。结果表明,阶梯式螺旋折流板换热器能够使壳侧流体呈近似螺旋状流动,综合性能优于弓形折流板换热器,速度分布更加均匀。     

污垢对换热器影响最小化策略研究

随着污垢在传热表面上积聚,传热热阻增加,传热效率降低;流道表面的粗糙度增加,摩擦系数增大,流体的流通截面积减小,引起流体流速增加,压力降增大.以污垢影响下换热器进出口流体属性的外在表现、流体流态参数作为分析对象,对计及污垢影响下的传热性能及管、壳程压降进行了分析及讨论,分析研究并确定了换热器污垢影响最小化策略,为工程师设计、操作换热器时降低污垢带来的负面影响提供理论依据.     

新型椭圆管螺旋折流板换热器特性研究

三角漏流区是影响搭接螺旋折流板换热器综合性能的重要几何结构。本文改变以"堵"为主的传统三角漏流区优化方式,采用"疏"的理念,提出了一种新型椭圆管搭接螺旋折流板换热器。基于数值模拟和场协同理论分析得出,新型椭圆管搭接螺旋折流板换热器具有较好的纵向流特征,大幅减小了壳程压降;椭圆管周向布管,具有导流和增强局部换热作用;新型椭圆管周向布管搭接螺旋折流板换热器三场协同性好,综合性能优。     

流量分配不均下三股流板翅式换热器数值研究

建立了流量分配不均下多股流板翅式换热器通用传热数学模型,并通过FLUENT仿真和自主编程相结合的方式实现了板翅式换热器数值计算。以机载交叉式三股流板翅式换热器为例,通过与文献试验数据对比论证了数值方法的合理性,分析了变流体比热容、流体入口温度和流体流动阻力条件下流量分配不均对多股流板翅式换热器传热性能的影响。     

新型管壳式换热器三维流场分析

本文应用周期性简化模型，对弓型、杆式以及H型壳程支撑结构的管壳式换热器壳程内的流动特性进行了分析。对于其对应的三种典型流态，反映在壳程内流体流动方面的主要差别是壳程内横向流速度分量的不同，且三种流态各自在不同流量下的横向流速度分量与纵向流速度分量之比几乎均为一定值。具有不同管束支撑结构的管壳式换热器壳程内流体阻力降与传...     

三分螺旋折流板换热器壳侧流场温度场模拟

建立了三分螺旋折流板换热器壳侧流动与传热的数学模型,对其流场、温度场和压力场的数值模拟结果在多个纵剖面和横切片上进行了展示。可见在螺旋通道的轴心和靠近壳体的折流板外缘区域局部速度较高,在折流板背流面呈现出有利于强化掺混作用的回流区,流道内几乎没有流动死区;壳侧流体温度为稳步均匀下降趋势,并呈现从圆周的外缘向轴心方向逐渐递减;而压力场则呈现明显的周期性和阶梯性。     

场协同下F的多股流换热器换热性能研究

本文在建立了多股流换热器的通用数值求解程序的基础上,综合考虑了多股流换热器由于通道排列效应和旁通效应产生的温度场、速度场和温差场的相互协同作用,重点分析了不同流体组织结构对多股流换热器性能的影响.最后,从场协同的角度,本文提出了流场组织协变温差场的多股流换热器性能优化方法.     

周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧性能试验研究

对倾斜角为20°、24°、28°和32°的单头以及32°的双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热和压降性能进行了测试,换热器采用公共壳体和可更换管芯结构。采用壳侧轴向雷诺数和轴向欧拉数分别作为反映壳侧流量和阻力系数的无因次参数。试验结果显示在试验范围内周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧换热系数、壳侧压降和综合性能指标都随着倾斜角增大而减小;倾斜角20°方案的性能指标最佳,其平均壳侧努塞尔数和轴向欧拉数与弓形折流板方案的数值之比分别为1.123和0.45;双头螺旋折流板方案的换热系数和压降都大于同样倾斜角的单头螺旋折流板方案,但两者的综合性能较接近。     

三叶孔板换热器壳程流体流动和传热研究

三叶孔支撑板是广泛应用于核电站换热器中的一种管束支撑结构,其性能的好坏对核电厂的运行及安全有着重要的影响。文中运用"单元流道"模型,分析了流道内流动和传热的细观特性,研究了三叶孔支撑板换热器中开孔高度、支撑板间距和壳程流量对传热、压降的影响。结果表明,三叶孔支撑板换热器的性能随开孔高度和支撑板间距的增加而增加,随壳程流量的增加而降低。     

非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器与弓形隔板光滑管换热器壳程的换热性能对比

选用黄原胶作为非牛顿流体基液,碳纳米管为纳米添加粒子,实验研究了非牛顿纳米流体及其基液在螺旋隔板翅片管换热器和弓形隔板光滑管换热器的壳程冷却传热性能。实验结果表明,两台换热器的对流传热系数和压降均随雷诺数的升高而升高。与基液相比,非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器和弓形隔板光滑管换热器中的壳程传热系数分别提高31.3%和18.3%,其压降分别增大36.1%~52.6%和35.6%~41.4%。在雷诺数相同时,非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器的综合热性能为弓形隔板光滑管换热器的2.78~2.93倍。     

双壳程连续螺旋折流板换热器的数值模拟

本文提出了一种新型的双壳程连续螺旋折流板换热器。采用数值模拟方法对双壳程、单壳程连续螺折流板换热器,以及弓形折流板换热器壳侧流动与传热持性进行了对比研究。结果表明,同质量流量和对流换热系数近似相等的情况下,双壳程连续螺旋折流板换热器壳程压降比弓形折流板换热器低17.7%～23.5%,同质量流量和壳程压降近似相等的情况下,其对流换热系数比单壳程连续螺旋折流板换热器高7.1%～12.6%。     

波形折流杆换热器的流动与传热性能分析

本文在传统的直杆折流杆换热器只能采取正方形布管的基础上,设计了一种新型的波形折流杆换热器,该换热器可进行更加紧凑的三角形布管。以水为流动介质,对两种换热器的壳程进行了数值计算,对两种换热器进行流动与传热性能分析。结果表明,综合性能较传统直杆折流杆换热器提升近10%。     

温差有效度——反映换热器经济性的物理量

基于对换热器换热特点的认识,引入了反映换热器经济性能的物理量—温差有效度,其定义为流体对数平均温差与入口温差的比值。温差有效度体现了换热器流体入口温差的利用程度,其值越大,每单位传热单元数承担的换热量就越大,换热器的经济性就越好。传热有效度和温差有效度实际上共同组成了一个平衡的换热器评价体系。具体地,借助于传热有效度和温差有效度,构建了评价换热器综合性能的目标函数。分析表明,同时考虑换热器的收益和经济性时,存在最佳的传热单元数使目标函数取得最大值,即换热器达到最佳综合性能。     

紧凑式换热器均布性研究进展

紧凑式换热器具有结构紧凑、换热效率高的特点,广泛地应用于多种工业场合。综述了不同换热器内流体和温度的不均匀分布、不均匀性对不同传热设备的影响、换热器入口处流体的分布和流型对换热器性能的影响。指出入口封头和分布器的设计对换热器性能具有重要影响,可通过CFD和实验相结合对其进行模拟计算。     

正六边形板式换热器传热和流动特性研究

本文研究了一种具有球面肋的正六边形板式换热器,分别对其两流体和三流体换热的情况进行数值模拟,讨论了其在顺流和逆流状态下的性能.与60°的人字形板式换热器进行比较,正六边形板式换热器在单位压降下的综合传热性能较优.本文还拟合了传热准则方程式和摩擦系数方程式.结果表明,该种新型板式换热器结构紧凑,布置灵活,具有好的综合传热...     

螺旋肋片换热器强化传热数值分析及实验

为了研究螺旋肋片换热器的综合性能,建立了单周期三维模型,通过模拟得到了螺旋肋片换热器壳程内流场和温度场,并分析了换热器综合性能的影响因素.在相同的工艺条件下,完成了螺旋肋片和折流杆两种换热器的综合性能对比实验.结果表明,前者比后者具有较高的传热系数和较低的压降,数值结果与实验数据吻合较好.螺旋肋片换热器结构较简单,综合性能优于同类换热器,具有良好的工程应用前景.     

一种新型双梯形百叶窗翅片换热器的性能模拟研究

提出一种新型双梯形百叶窗翅片换热器结构,并对其性能进行了数值模拟研究。结果发现,相对传统矩形换热器,双梯形翅片结构使较多的空气流体冲刷翅片表面,增强空气流体的扰动效果,能够强化传热。同时,双梯形百叶窗翅片进出口压降比矩形百叶窗翅片进出口压降大。综合考虑换热和阻力情况,双梯形换热器性能优于传统矩形换热器。