SO_2气体换热器的强化传热及优化设计研究

本文以二氧化硫气体换热器为例,分析研究了弓形隔板管壳式气体换热器在管内与管隙间由于流体能量损耗分配的不合理性而对换热器传热性能所造成的不利影响,并提出了以换热器壳程气体纵向冲刷为结构特征的双面整体形低翅片管换热器的传热优化设计方法,使得换热器的总传热系数在管内与管隙间气体总压降不变,气体流量不变以及传热温差不变的条件下,比原弓形隔板管壳式气体换热器的总传热系数提高80%。总传热面积减少42%。     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

两种不同管型的油冷却器的性能对比研究

对于螺旋隔板花瓣管润滑油冷却器， 当壳程油侧压降为90 kPa时， 其总传热系数可达3200 W/（m2·K）， 比螺旋隔板低肋管油冷却器高15%以上， 为普通弓形隔板光滑管油冷却器的5倍左右， 因而它是目前国内外传热效能最高的水冷壳管式油冷却器.     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

单弓形小圆孔折流板换热器壳程流体特性

基于流体力学基本原理和周期性充分发展模型理论对换热器壳程流体进行分析。提出一种单弓形小圆孔折流板管束支撑结构,即在传统的单弓形折流板上开孔,减小传热死区和换热管束的振动。利用CFD技术对这种单弓形小圆孔折流板换热器壳程流体的流动和传热性能进行数值模拟。分析结构和操作参数对单弓形小圆孔折流板换热器综合换热性能的影响,利用多元线性回归推导其壳程压降和对流换热系数的准数关系式。研究结果表明:单弓形小圆孔折流板换热器的壳程压降、对流换热系数和综合换热性能分别为传统单弓形折流板换热器的34.25%~50.86%,73.17%~95.29%和1.438 9~2.782 2倍。     

开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟

对2排X型双向开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验研究, 在实验的 Re范围内得出了传热和阻力的性能关联式及特性曲线.比较得出,开缝翅片的传热性能远高于平直翅片,与单向开缝翅片相比,X型双向开缝翅片的性能更好.通过数值模拟得出了 X型双向开缝翅片的效率计算曲线.应用场协同原理,对数值模拟得到的气流在2片翅片之间的温度场、速度场、对流换热系数及压降在流动方向上的沿程变化进行了分析.结果表明,开缝翅片有效强化传热的根本原因是翅片开缝后改善了速度和温度梯度的协同性.     

折流板结构对管壳式换热器壳程流动与传热的影响

利用F luent软件,对弓形折流板换热器和连续螺旋折流板换热器壳程的流场、流动阻力和换热进行了数值模拟分析,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,弓形折流板换热器壳程存在明显的流动滞流区,螺旋折流板换热器中的流场分布则比较均匀.在相同的流量条件下,螺旋折流板换热器壳程的流动压降大约只有弓形折流板换热器的32%,换热能力则略低于弓形折流板换热器,但单位压降下的换热系数有很大的提高,大约是弓形折流板换热器的1.3倍.数值计算结果与实验值符合良好,说明采用的数学模型是合理的,较真实地反映了换热器的实际情况.     

管壳式换热器壳程特性数值模拟

通过合理简化,建立管壳式换热器的实体模型,用大型CFD(computational fluid dynamics)软件FLUENT对于管壳式换热器壳程的流体流动与传热性能进行数值模拟研究.利用判断周期性充分发展段的3个主要特征,分别从压力差、无因次温度、速度3个方面,分析具有不同流体速度、不同流体介质、不同折流板间距时几种折流板管壳式换热器模型的进出口段对于壳程流体流动与传热性能的影响.结果表明,管壳式换热器结构一定的情况下,进出口段对壳程流体流动和传热周期性充分发展段的影响长度不随壳程流体性质、流动速度的变化而变化;随着折流板间距与筒体内径的比值增大而增大.     

自支撑矩形缩放管壳侧不同插入物的强化传热效果

利用数值模拟方法研究了湍流状态(雷诺数Re变化范围为27900 ～41900)下自支撑矩形缩放管换热器壳程内插入不同插入物(圆环和折板)后的传热性能与流动特性,并将壳程通道内插入圆环和折板后得到的结果与缩放管空管(无插入物)的结果做比较.结果表明:插入物的加入引起了通道内流体的速度及温度分布变化,从而产生传热及流动特性的变化;插入圆环和折板后壳侧的传热系数分别比缩放管空管时增加了16.69％ ～24.32％和38.01％～46.74％;在插入插入物后,传热系数增加的同时也引起了通道内压降的增大,与缩放管空管时比较,插入圆环和折板情况下压降增加的比例分别为74.02％～89.50％和68.49％～87.16％;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入圆环后,缩放管空管时最差.研究还发现,要提高换热器的传热性能,关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,而从场协同角度对三者进行分析则发现,减小速度矢量与温度梯度矢量间的夹角是增强换热器传热性能的一个重要措施.     

带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性

利用三维模拟计算与试验的方法研究应用于废气再循环(EGR)冷却器的带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性,以及内翅片的迎风距离对管侧传热的影响。研究表明:这种新型的内翅片管能够显著地强化传热;数值模拟计算获得的管侧压降.摩擦因子和努塞尔数与试验方法得到的数据相比,最大偏差分别是6.7%、6.5%和5.9%;内翅片的迎风距离越大,传热性能越好。