基于折流板结构的管壳式换热器换热性能研究
发布时间：2021-03-06 18:56
使用CFD模拟技术是现今开展换热器性能优化的通用方法之一。依据合理的假设,建立管壳式换热器的简化模型,运用FLUENT软件针对换热器壳程流体在不同进口速度条件下的流场和温度场进行数值模拟。在壳程进口流速为1m/s的情况下,针对折流板数目为8且折流板切口方向为水平的换热器,其数值模拟所得到的出口温度与实际的壳程出口温度的误差为-1.42%,误差在允许范围内,模拟结果正确。以j-f因子评价法作为换热器传热性能的评判基准,重点分析了不同折流板数目和折流板切口方向对换热器传热系数、压降和综合换热性能的影响。结果表明:换热器传热系数和压降随着折流板数目和壳程进口流速的增加而增大。当折流板数目为8且壳程进口流速为1.5m/s时,换热器综合换热性能最佳。折流板切口方向角越大,换热器传热系数和壳程进出口压差越小。当折流板切口方向角为45°且壳程进口流速为1.5m/s时,换热器综合换热性能最优良。
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固定管板式结构示意图
换热管在管板上的排列方式有等边三角形、同心圆和正方形排列法。三种方法各有优点，例如换热管按等边三角形时，能够布置下更多的管子，具有很好的紧凑性，若按正方形排列则容易清洗换热管束上的污垢，使换热器寿命延长。换热管在管板上的固定方法常采用有胀管法和焊接法两种。胀管法可以使换热管与管板固定地更加紧密，但易于造成换热管破损。焊接法加工工艺简单，但换热管与管板间会存在间隙，在高温高压下可能造成换热管破裂。实际中固定方法常采用“强度焊+密封胀”和“强度胀+密封焊”的方法，其思想是焊胀结合，利用焊胀两种方法的优点，使管子在管板上能够紧密连接。2.1.3 折流板折流板是为了改善管壳式换热器流通截面积过大而导致换热系数降低的关键零件，折流板的存在不会增加壳程程数，能够用于改变壳程流体的流动方向和减小流通截面积，以提高壳程流体的速度和湍流强度，达到强化传热的目的。折流板主要分为有弓形和盘环形两种，而弓形折流板又有单弓形、双弓形和三弓形三种形式，具体形状如图 2-2 所示。壳体管束
换热管在管板上的排列方式有等边三角形、同心圆和正方形排列法。三种方法各有优点，例如换热管按等边三角形时，能够布置下更多的管子，具有很好的紧凑性，若按正方形排列则容易清洗换热管束上的污垢，使换热器寿命延长。换热管在管板上的固定方法常采用有胀管法和焊接法两种。胀管法可以使换热管与管板固定地更加紧密，但易于造成换热管破损。焊接法加工工艺简单，但换热管与管板间会存在间隙，在高温高压下可能造成换热管破裂。实际中固定方法常采用“强度焊+密封胀”和“强度胀+密封焊”的方法，其思想是焊胀结合，利用焊胀两种方法的优点，使管子在管板上能够紧密连接。2.1.3 折流板折流板是为了改善管壳式换热器流通截面积过大而导致换热系数降低的关键零件，折流板的存在不会增加壳程程数，能够用于改变壳程流体的流动方向和减小流通截面积，以提高壳程流体的速度和湍流强度，达到强化传热的目的。折流板主要分为有弓形和盘环形两种，而弓形折流板又有单弓形、双弓形和三弓形三种形式，具体形状如图 2-2 所示。壳体管束
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流路分析法的管壳式换热器数值模拟研究[J]. 聂成磊,王慧渊,欧国勇,李超联. 石油和化工设备. 2017(07)
[2]基于Fluent的管壳式换热器数值模拟及优化[J]. 李青,孟玮,王鹏. 电子机械工程. 2016(04)
[3]基于ANSYS-CFX的换热器壳程流场的数值模拟研究[J]. 贺俊杰,魏志辉,刘卫. 北华航天工业学院学报. 2016(01)
[4]单弓形和新型折流板换热器壳程流场的数值模拟及性能对比分析[J]. 黎蓉. 石油化工设计. 2016(01)
[5]基于Fluent的管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟[J]. 栾艳春,陈义胜,庞赟佶. 化工装备技术. 2015(05)
[6]管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析[J]. 王庆锋,庞鑫,赵双. 石油机械. 2015(10)
[7]管壳式换热器壳侧不同折流板形式下流体流动与传热数值模拟[J]. 郭梦军,刘红姣,晋梅. 广东化工. 2015(07)
[8]折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟[J]. 王雪山,张健. 内燃机与配件. 2012(12)
[9]管壳式换热器流体流动与耦合传热的数值模拟[J]. 付磊,唐克伦,文华斌,王维慧,付伶. 化工进展. 2012(11)
[10]折流板切口方向对管壳式换热器传热性能影响[J]. 文宏刚,周帼彦,朱冬生,覃新川. 化学工程. 2012(04)
硕士论文
[1]基于Fluent管壳式换热器数值模拟及优化[D]. 孟玮.西安电子科技大学 2015
[2]不同折流板管壳式换热器数值模拟[D]. 华媛.青岛科技大学 2014
[3]管壳式换热器壳程流场与性能研究[D]. 关婷.安徽理工大学 2013
[4]管壳式换热器数值模拟研究[D]. 胡岩.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3067629
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固定管板式结构示意图
换热管在管板上的排列方式有等边三角形、同心圆和正方形排列法。三种方法各有优点，例如换热管按等边三角形时，能够布置下更多的管子，具有很好的紧凑性，若按正方形排列则容易清洗换热管束上的污垢，使换热器寿命延长。换热管在管板上的固定方法常采用有胀管法和焊接法两种。胀管法可以使换热管与管板固定地更加紧密，但易于造成换热管破损。焊接法加工工艺简单，但换热管与管板间会存在间隙，在高温高压下可能造成换热管破裂。实际中固定方法常采用“强度焊+密封胀”和“强度胀+密封焊”的方法，其思想是焊胀结合，利用焊胀两种方法的优点，使管子在管板上能够紧密连接。2.1.3 折流板折流板是为了改善管壳式换热器流通截面积过大而导致换热系数降低的关键零件，折流板的存在不会增加壳程程数，能够用于改变壳程流体的流动方向和减小流通截面积，以提高壳程流体的速度和湍流强度，达到强化传热的目的。折流板主要分为有弓形和盘环形两种，而弓形折流板又有单弓形、双弓形和三弓形三种形式，具体形状如图 2-2 所示。壳体管束
换热管在管板上的排列方式有等边三角形、同心圆和正方形排列法。三种方法各有优点，例如换热管按等边三角形时，能够布置下更多的管子，具有很好的紧凑性，若按正方形排列则容易清洗换热管束上的污垢，使换热器寿命延长。换热管在管板上的固定方法常采用有胀管法和焊接法两种。胀管法可以使换热管与管板固定地更加紧密，但易于造成换热管破损。焊接法加工工艺简单，但换热管与管板间会存在间隙，在高温高压下可能造成换热管破裂。实际中固定方法常采用“强度焊+密封胀”和“强度胀+密封焊”的方法，其思想是焊胀结合，利用焊胀两种方法的优点，使管子在管板上能够紧密连接。2.1.3 折流板折流板是为了改善管壳式换热器流通截面积过大而导致换热系数降低的关键零件，折流板的存在不会增加壳程程数，能够用于改变壳程流体的流动方向和减小流通截面积，以提高壳程流体的速度和湍流强度，达到强化传热的目的。折流板主要分为有弓形和盘环形两种，而弓形折流板又有单弓形、双弓形和三弓形三种形式，具体形状如图 2-2 所示。壳体管束
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流路分析法的管壳式换热器数值模拟研究[J]. 聂成磊,王慧渊,欧国勇,李超联. 石油和化工设备. 2017(07)
[2]基于Fluent的管壳式换热器数值模拟及优化[J]. 李青,孟玮,王鹏. 电子机械工程. 2016(04)
[3]基于ANSYS-CFX的换热器壳程流场的数值模拟研究[J]. 贺俊杰,魏志辉,刘卫. 北华航天工业学院学报. 2016(01)
[4]单弓形和新型折流板换热器壳程流场的数值模拟及性能对比分析[J]. 黎蓉. 石油化工设计. 2016(01)
[5]基于Fluent的管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟[J]. 栾艳春,陈义胜,庞赟佶. 化工装备技术. 2015(05)
[6]管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析[J]. 王庆锋,庞鑫,赵双. 石油机械. 2015(10)
[7]管壳式换热器壳侧不同折流板形式下流体流动与传热数值模拟[J]. 郭梦军,刘红姣,晋梅. 广东化工. 2015(07)
[8]折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟[J]. 王雪山,张健. 内燃机与配件. 2012(12)
[9]管壳式换热器流体流动与耦合传热的数值模拟[J]. 付磊,唐克伦,文华斌,王维慧,付伶. 化工进展. 2012(11)
[10]折流板切口方向对管壳式换热器传热性能影响[J]. 文宏刚,周帼彦,朱冬生,覃新川. 化学工程. 2012(04)
硕士论文
[1]基于Fluent管壳式换热器数值模拟及优化[D]. 孟玮.西安电子科技大学 2015
[2]不同折流板管壳式换热器数值模拟[D]. 华媛.青岛科技大学 2014
[3]管壳式换热器壳程流场与性能研究[D]. 关婷.安徽理工大学 2013
[4]管壳式换热器数值模拟研究[D]. 胡岩.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3067629
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