采用计算流体软件对连续型螺旋折流板换热器的流动传热特性进行了数值模拟研究,对连续型螺旋折流板换热器的结构参数进行了优化分析研究。上海交通大学的曾伟平在研究板式换热器的换热和压降过程中,先从单相流在板式换热器流动出发,建立了单相的换热和压降模型,获得某种具体板型的换热及压降关联式系数,提出两相流在板式换热器中换热的换热关联式和压降公式。在换热器整个壳程,固体砂子的体
管壳式冷凝器
采用计算流体软件对连续型螺旋折流板换热器的流动传热特性进行了数值模拟研究,对连续型螺旋折流板换热器的结构参数进行了优化分析研究。上海交通大学的曾伟平在研究板式换热器的换热和压降过程中,先从单相流在板式换热器流动出发,建立了单相的换热和压降模型,获得某种具体板型的换热及压降关联式系数,提出两相流在板式换热器中换热的换热关联式和压降公式。在换热器整个壳程,固体砂子的体积分布整体比较均匀,为了数值模拟的方便,本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响,将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。水一水换热器,用扁换热管代替圆换热管使之兼有两种换热器的优点。为了便于对比,同时设计制造了一台传统管壳式换热器。采用单相水为工质,对扁管壳式换热器进行了大量的实验研究,分析管程流量,壳程流量等因素对其传热和阻力性能的影响。
管壳式冷凝器采用有限体积法计算模拟流动传热过程的基本理论和方法,揭示了三叶孔板换热器壳侧传热强化的物理机制,数值模拟还表明在本次研究范围之内,改变三叶孔板板距对壳侧强化传热速率影响不明显,但对流动阻力和综合性能的影响较大。瑞流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。换热器作为油气矿场初加工装置主要的传热设备,换热器运行情况的好坏,直接影响装置的运行效率。流经块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。
运用热力学能耗分析法,分析了管壳式污水换热器中软塘的厚度对换热强度、流动压降及其有效能损失的影响。通过工程实例,揖出了中等流速对系统节能和经济性都有利,而当流速较低时需进行及时除塘。分析换热器的物理模型,对模型进行适当的简化,分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析,研宄传热管束内部的传热过程,同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。对沉浸式污水换热器的堵塞、结塘和腐烛问题进行了研究,建立了沉浸式污水换热器的传热模型,并通过实验验证了模型的准确性;在污水流量变化的情况下,分别测试了沉浸式换热器在冬、夏季的传热系数。
实测结果表明,采用高密度聚乙稀管的沉浸式污水换热器单位长度的传热量约为100kw搭建板式换热器冷却水污据热阻实验台,测得不同对间、流速和温度下天然循环冷却水(松花江水)中铁离子、氯离子、细菌总数、值、溶解氧、池度、电导率等水质参数,随机取一组实验的水质参数作为输入变量,建立换热器冷却水污振热阻预测的偏二乘回归模型,对板式换热器的污塘热阻进行预测。年,徐志明、李煌等人对比实验研究了不同工况冷却水入口温度、流速下板式换热器松花江冷却水污拒特性,将污拒热阻与这两种运行参数进行了灰色关联分析,并就运行参数对其结塘的影响逐一作了机理分析。为消除换热器结据和泄漏造成的损失,油田管理部门每年都对换热器进行清洗、堵漏作业,但目前尚无有效手段地评价换热器的结塘和泄漏情况,导致需要针对每一台换热器进行处理,造成管理成本的增加。。
单弓形折流板管壳式换热器物理模型复杂,因此选用适应性强的正四面体和金字塔形非结构化网格,使用GAMBIT划分网格。网格的数量直接决定了计算速度和精度。网格过少,将不到流场的流动特性;网格过多,一方面会严重消耗计算机资源,另一方面大量的数值耗散积累会影响计算结果的正确性。考虑介质在管束间流动各项异性的特点,在分布阻力和体积多孔度的基础上,提出了表面渗透度的概念,将其与试验结果进行对比,取得了理想的结果。所以进行网格的独立性验证时十分必要的。以一个单弓形折流板管壳式换热器模型为例进行网格独立性验证。共三套网格:换热器整体均为四面体,终网格数量为1,521,014个;壳程为四面体网格,管程及壳程进出口管为六面体网格,终网格数量为I ,952,621个;由面到体依次画网格,终网格数量为2,175,849个。后面两套网格计算结果相差小于60%综合考虑计算精度与计算花费,选取第二套网格:终网格数量为1,952,621个。
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