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。     

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%。     

连续螺旋折流板蒸发器壳侧流动换热数值模拟研究

本文对相同几何尺寸的连续螺旋折流板蒸发器与传统弓形折流板蒸发器进行对比性的数值模拟研究,结果表明:在相同壳侧体积流量和折流板数条件下,连续螺旋折流板蒸发器的传热因子和摩擦因子约是弓形折流板的1/3和1/4;当以换热因子和摩擦因子比值评价蒸发器综合性能时,连续螺旋折流板蒸发器比弓形折流板蒸发器提高57%;当最小流通截面流...     

组合式多壳程螺旋折流板管壳式换热器数值模拟研究

本文采用数值模拟方法对内壳程为非连续螺旋折流板的组合式螺旋折流板和单壳程弓形折流板管壳式换热器壳侧流动换热特性进行对比研究,结果表明:相同壳程质量流量和相同换热量条件下,组合式两壳程螺旋折流板换热器的压损比弓形折流板换热器降低14.6%;相同壳程质量流量条件下,组合式两壳程螺旋折流板换热器单位压降下换热量比弓形折流板换热器提高10.8%.     

螺旋折流板换热器层流流动与换热的数值模拟

应用多孔介质和分布阻力模型对一螺旋折流板管壳式换热器的壳侧层流流动与换热进行了三维数值模拟,并与该换热器的实验研究结果进行了对比分析,符合程度良好.证明了该方法能有效地模拟螺旋折流板换热器的流动和换热特性.     

双螺旋与中间搭接螺旋折流板换热器性能研究

采用数值模拟方法研究了40°螺旋角时螺旋折流板换热器双螺旋和中间搭接两种折流板布置形式对壳程性能与螺旋流动的影响,并与30°和40°螺旋角时单螺旋连续搭接结构的进行了对比.结果表明,40°螺旋角时双螺旋和中间搭接结构会强化壳程流体的螺旋流动,使同流量下壳程换热系数与压降增加,但同压降下的换热系数显著下降且均低于30°螺...     

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.     

椭圆管连续螺旋折流板换热器布管方式对壳侧传热和阻力性能的影响

以椭圆管连续螺旋折流板换热器作为研究对象,提出了三角形横置和竖置与同心圆环状和发散状四种布管方式,用ANSYS CFX进行数值模拟,并采用三场协同原理分析其壳侧综合性能。结果表明:同心圆环状布管流场最易形成旋转流动,壳侧压降最小;以三场协同原理作为评价标准得出,同心圆环状布管综合性能最优,其它依次是三角形竖置布管、三角形横置布管、同心发散状布管。     

弓形折流板换热器中折流板对换热器性能的影响

本文采用Bell-Delaware换热器设计方法研究了传统弓形折流板换热器加热轻油时在不同管束排列角度下,改变换热器壳侧折流板间距以及改变折流板的窗口高度对管壳式换热器的壳体内径、换热管数目、壳侧换热系数及壳侧压降的影响.     

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。     

激光熔覆中同轴粉末流温度场的数值模拟

在激光同轴送粉熔覆中,由于激光与粉末流相互作用,粉末流整体温度分布直接影响激光熔覆的质量.基于非预混燃烧模型,将激光相处理为连续性介质,粉末颗粒相看作离散相物质,建立了激光作用下粉末流的质量、动量和能量方程.用Fluent软件进行了不同激光功率和粉末流速度条件下粉末流整体温度场数值模拟,讨论了各种参数对温度场分布的影响.为了验证该模型的准确度,利用CCD比色测温方法测量了粉末流整体温度场分布.结果表明,数值模拟与CCD检测结果具有良好的一致性,数值模拟结果对激光熔覆具有指导意义.     

折流杆换热器的数值模拟及优化设计

在折流杆换热器的基础上,以水为流动介质,采用数值计算的方法,对不同折流杆杆型与间隔组合的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析.结果表明,折流杆杆型为椭圆杆,折流杆间隔为120 mm时,性能最好.     

炉内单排换热器管束周围声流特性的数值模拟

建立行波场诱导振荡流与单排换热器管束非线性相互作用产生的二阶声流数值计算模型,采用分离时间尺度的数值方法,对不同声频率f、声压级SPL、入射方向θ和纵向节距比L/d的单排换热器管束周围声流特性进行了数值计算.结果 表明,低频高强度声波可在换热器管束外形成强烈的声流运动,f=l0 Hz、SPL=139 dB的声波引起的最...     

Numerical Simulation Study on Flow Laws and Heat Transfer of Gas Hydrate in the Spiral Flow Pipeline with Long Twisted Band

The natural gas hydrate plugging problems in the mixed pipeline are becoming more and more serious. The hydrate plugging has gradually become an important problem to ensure the safety of pipeline operation. The deposition and heat transfer characteristics of natural gas hydrate particles in the spiral flow pipeline have been studied. The DPM model (discrete phase model) was used to simulate the motion of solid particles, which was used to simulate the complex spiral flow characteristics of hydrate in the pipeline with a long twisted band. The deposition and heat transfer characteristics of gas hydrate particles in the spiral flow pipeline were studied. The velocity distribution, pressure drop distribution, heat transfer characteristics, and particle settling characteristics in the pipeline were investigated. The numerical results showed that compared with the straight flow without a long twisted band, two obvious eddies are formed in the flow field with a long twisted band, and the velocities are maximum at the center of the vortices. Along the direction of the pipeline, the two vortices move toward the pipe wall from near the twisted band, which can effectively carry the hydrate particles deposited on the wall. With the same Reynolds number, the twisted rate was greater, the spiral strength was weaker, the tangential velocity was smaller, and the pressure drop was smaller. Therefore, the pressure loss can be reduced as much as possible with effect of the spiral flow. In a straight light flow, the Nusselt number is in a parabolic shape with the opening downwards. At the center of the pipe, the Nusselt number gradually decreased toward the pipe wall at the maximum, and at the near wall, the attenuation gradient of the Nu number was large. For spiral flow, the curve presented by the Nusselt number was a trough at the center of the pipe and a peak at 1/2 of the pipe diameter. With the reduction of twist rate, the Nusselt number becomes larger. Therefore, the spiral flow can make the temperature distribution more even and prevent the large temperature difference, resulting in the mass formation of hydrate particles in the pipeline wall. Spiral flow has a good carrying effect. Under the same condition, the spiral flow carried hydrate particles at a distance about 3–4 times farther than that of the straight flow.     

变截面折流杆换热器的流动与传热分析

本文在折流杆换热器的基础上,采用数值计算的方法,以水为流动介质,对不同折流杆间隔的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析。同时,本文设计了一种新型的变截面折流杆式换热器,对换热器进行优化,结果表明,变截面折流杆换热器比等截面折流杆换热器的综合性能最多高13%～14%。     

六面顶压机高压腔体温度场的数值模拟

 以有限元法为分析手段,在模型和边界条件适当简化的条件下,对六面顶压机高压腔体的温度场进行了数值模拟计算,得出了腔体内的温度分布。在此基础上通过调整模型参数,定性讨论了样品组装设计中组装材料、加热器形状以及导电金属环厚度对温度场的影响。数值模拟结果表明：用氧化锆替代叶蜡石作为堵头和保温材料可以提高样品区的温度,降低功率的消耗并减小样品区的温度梯度;与圆筒形加热器组装相比,中间厚两端薄的变圆筒形加热器组装能提供更高的样品中心温度和较小的温度梯度;使用导电金属环的加热组装时,适当增加金属环的厚度有利于获得较理想的温度分布。研究结果对优化高压实验的样品组装设计、改善温度梯度及保护设备具有一定的参考价值。     

高温空气燃烧炉内耦合传热的数值模拟

用自行开发的三维湍流流动、燃烧、辐射传热和NO_x湍流生成的计算程序,用离散坐标方法(DOM)模拟炉内的辐射传热并与其它传热方式相耦合,与各个输运方程共同求解,对燃烧室内的温度场进行了数值模拟.通过改变高温空气的预热温度,数值分析了高温空气燃烧炉内采用燃气直接喷射技术(FDI)的温度分布特性,检验了所采用的耦合数值模拟技术的有效性.模拟计算结果表明,提高空气预热温度,炉内温度的峰值相应增大,温度梯度降低,温度分布更均匀,火焰更长.相关的实验结果与数值预报的结果对比表明了相一致的规律.     

等离子枪体中冷却水流动与换热的数值模拟

基于计算流体力学和传热学,建立等离子喷涂枪喷嘴冷却水流动和换热分析模型,以SIMPLE方法对其进行了耦合计算.结果表明,喷嘴冷却存在薄弱部位,即热源附近的喷嘴壁面和喷嘴后端的密封垫圈.在此基础之上,对不同冷却水流速和流向进行了对比分析,得出较为理想的冷却水流速,合理的进水方式.