不同通道结构下印刷电路板式换热器流动换热特性

为规范、准确地比较分析通道结构对换热器流动换热特性的影响，选择直线形、Z形、S形及翼形通道印刷电路板式换热器（Printed Circuit Heat Exchangers,PCHE），采用Fluent稳态模拟方法，以超临界LNG为工质，以相同单位体积换热面积及通道长度为标准建立数值模型，分析4种通道结构在不同进口温度、质量流量及操作压力下的换热与压降性能，以及局部流动换热特性的变化规律。结果表明：高进口温度、大流量、低压力下的通道具有更好的换热性能，Z形通道换热能力最强，S形通道压降最高，翼形通道综合换热性能最强；通道内流体单位面积换热量在拟临界点附近会产生剧烈波动与回升，沿程压降随流速和通道结构的不同呈不同形式增长。研究成果可为浮式液化天然气设施换热器选取与通道内部结构改进提供理论依据。（图10，表1，参20）     

基于混合工质的中间介质气化器参数优化北大核心

中间介质气化器IFV(Intermediate Fluid Vaporizer)是海上浮式液化天然气接收终端的关键换热设备。基于传热理论,建立了多换热器的耦合换热计算模型,并采用混合工质作为中间介质,研究了运行参数对气化器换热性能的影响规律。通过分析混合中间介质饱和温度对气化器换热性能的影响,结合海水温度波动的敏感性分析,优选了混合中间介质的最佳饱和温度范围为256~265 K,此时IFV总换热面积较小且变化受海水温度波动影响较小,运行更稳定,蒸发器和冷凝器的换热系数较高,IFV换热性能较好。通过研究海水在调温器内的温降变化对IFV换热性能的影响规律,优选了海水在调温器内的温降范围为0.6~1.2 K,此时各换热器的UA值(换热系数U与传热面积A之积)和热负荷均表现为高量,热流密度较大,换热器的换热性能较好,且IFV的总换热面积变化控制在最小换热面积的10%以内,各换热器所占比例均为20%~50%,更有利于提高IFV运行的稳定性和适应性,且推荐换热器间热负荷比为3~7。     

浅谈管壳式热交换器制造工艺关键控制点

随着工业化社会的进程不断加快,管壳式换热器的制造工艺也在不断的优化。管壳式换热器是一类传统的换热设备,其在日常生活中的应用场景涉及到石油、化工、能源等多个领域,新形势下人们对换热器的质量、稳定、性能的要求也越来越高。所以本文将在简要的介绍管壳式热交换器之后,重点探究管壳式热交换器制造工艺关键控制点,并提出了几点意见和建议,以期能为同行产生几点启发。     

具有短管束的小型分离式热管的工作特性

小型分离式热管的内部沸腾、流动和凝结换热过程及其影响因素与大、中型分离式热管有较大的差异 ,为获得其最佳工作参数 ,利用自行设计的带有短管束的试验装置进行了试验研究。工作温度 12 5～ 170℃ ,热流密度19 87～ 34 37kW·m-2 ;测定 6种不同充液率下平均沸腾换热系数和凝结换热系数随热流密度和工作温度的变化情况。试验结果表明 ,在本试验条件下 ,小型分离式热管的最佳充液率按管束总容量计为 16 %～ 36 % ;按蒸发段总容量计为 4 5 %～ 6 0 %。根据试验结果拟合出最佳充液率 (2 5 % ,按管束总容量计 )下的蒸发段平均沸腾换热系数经验公式 ,及同样工况下冷凝段凝结换热努赛尔数综合关系式。     

分离型热管充液率运行边界探讨

首先基于质量守恒原理推出充液率方程，综合考虑分离型热管的尺寸、工质蒸发温度及热输入量对充液率的影响，同时结合两相流换热流动特性，引入工质液膜速度沿膜厚度方向上的分布关系，建立一维、稳态数学模型，计算了分离型热管充液率的上、下边界，并分析了蒸发段长度、工质蒸发温度及热输入量对充液率运行边界的影响．结果表明蒸发段长度对充液率上边界值几乎无影响，但是对下边界的影响很大；工质蒸发温度升高，容易达到下边界值．对于不同的工质，热管可运行的充液率范围不同，本文列举了经常使用的水和甲醇，结果表明甲醇的充液率范围较大，通过实验对模型结果进行验证，表明模型与实验能够较好的吻合。     

稠油热采含油污水余热利用技术研究

针对新疆油田重油开发公司采油站、供热站、处理站采用高压蒸汽减压供暖存在的热能利用率低、运行管理工作量大、暖气温度高易烫伤等诸多问题,研究采用稠油热采含油污水余热利用技术进行站区保温。介绍了其关键技术,主要包括软水蒸汽相变掺热技术、高温污水换热保温技术和热泵机组保温技术,确定了其技术条件,包括水质条件（采出液余热保温水质要求、其他余热保温技术的水质要求）和采暖热负荷与热源水温要求（采出液余热保温的温度要求、软水相变掺热的温度要求、污水换热技术温度要求、热泵机组保温技术的温度要求）,并进行了经济性和安全性评价。研究表明,采暧工艺技术取得了较好的经济效益,且采暖保温与热泵采暖保温都是使用清水作为供暖循环介质,具有安全、适用广泛、使用年限长等特点。     

基于混合工质的中间介质气化器参数优化

中间介质气化器IFV(Intermediate Fluid Vaporizer)是海上浮式液化天然气接收终端的关键换热设备。基于传热理论,建立了多换热器的耦合换热计算模型,并采用混合工质作为中间介质,研究了运行参数对气化器换热性能的影响规律。通过分析混合中间介质饱和温度对气化器换热性能的影响,结合海水温度波动的敏感性分析,优选了混合中间介质的最佳饱和温度范围为256～265 K,此时IFV总换热面积较小且变化受海水温度波动影响较小,运行更稳定,蒸发器和冷凝器的换热系数较高,IFV换热性能较好。通过研究海水在调温器内的温降变化对IFV换热性能的影响规律,优选了海水在调温器内的温降范围为0.6～1.2 K,此时各换热器的UA值(换热系数U与传热面积A之积)和热负荷均表现为高量,热流密度较大,换热器的换热性能较好,且IFV的总换热面积变化控制在最小换热面积的10%以内,各换热器所占比例均为20%～50%,更有利于提高IFV运行的稳定性和适应性,且推荐换热器间热负荷比为3～7。(图10,表1,参24)     

立式套筒生物质热风炉换热器流动与传热数值计算

以西北地区某温室增温设备为研究对象,为了提高该增温设备的换热效率,对换热器部件进行数值模拟计算.此次模拟采用realizable-湍流模型,速度和压力的耦合采用SIMPLEC算法,分别对直形、蛇形绕管换热器的换热性能即对壳程空气的加热情况进行模拟计算.结果显示,直行绕管换热器壳程气体平均出口温度为358.89 K,将壳程空气加热了354.04 K;蛇形绕管换热器壳程气体平均出口温度为368.89 K,将壳程空气加热了364.04 K.说明蛇形绕管换热性能较好,其管程中烟气温度降低幅度较大,壳程气体加热情况较好,流动速度分布均匀.     

LNG绕管式换热器壳程对流换热数值模拟

绕管式换热器是天然气液化的核心设备,其换热性能的优劣严重影响液化工艺水平。基于绕管式换热器的结构及特性,采用Fluent软件,对LNG绕管式换热器壳程单相混合冷剂的对流换热进行了数值模拟。结果表明:换热管管径是影响壳侧换热的重要因素,壳侧换热系数、壳侧冷剂压降均随换热管管径、壳侧冷剂质量流量的增大而增大。模拟结果与已有实验值的偏差均控制在20%以内,二者具有较高的匹配性,说明采用新建立的数值模拟模型用于绕管式换热器换热性能研究具有可行性。     

绕管式换热器壳侧液膜流动及分布特性北大核心

绕管式换热器是天然气液化过程的主低温换热器,其壳侧工质的流动特性对换热器性能具有重要影响。为了研究换热器管外工质的降膜流动规律,建立了三维降膜流动模型,基于VOF(Volume of Fluid)方法进行了数值模拟,针对换热器的静止和海上晃荡两种工况,研究了雷诺数和管间距对降膜流动的影响。结果表明:当管间距由4 mm增至10 mm时,平均液膜厚度减小了38.5%;在晃荡工况下,适当增大管间距有利于改善液膜分布情况;改善液膜在管壁的分布、减小液膜厚度有利于提高换热管的综合性能。对于绕管式换热器壳侧液膜在非稳态条件下的情况开展研究,可为换热器结构改进、装置节能降耗、海上抗晃荡设计提供参考。     

热管空气预热器改造设计,制造及使用分析

通过在含尘烟气流环境下工作特性的分析,指出发展锅炉热管空气预热器研究的意义。在热管研制中探索了解决工质－管材相容性问题的综合措施及动态蒸汽钝化方法;探讨了热管传热性能的分析计算。换热器的整体设计以传热负荷和允许阻力为目标函数进行各种方案的优化选择。     

西部原油管道余热回收系统的设计与应用

西部原油管道冬季运行油品热处理外输出站温度达到50-55℃，不但损伤管道防腐层，而且造成能源浪费。为此，对乌鲁木齐首站、鄯善站原油加热系统进行余热回收技术改造，在热媒换热器的基础上增加了油油换热器，使热原油与进站冷油进行热量交换，对综合热处理后的原油进行余热回收，既满足了原油综合热处理65℃的温度要求和40℃出站的温度要求，又达到节能降耗的目的，实际节约能源近30％。同时，冬季运行投用余热回收装置后，可防止紧急停输再启输工况下输油泵因油温过高保护停泵及部分冷油进入下游，并满足急冷热处理后的外输条件。（图7，表6，参8）     

基于余热回收的粮食烘干系统的设计与实现

[目的]利用收割机工作时的尾气余热及冷却水余热实时烘干粮食,避免农民收割后再次晾晒粮食的环节。[方法]设计一种基于余热回收的粮食烘干系统。该系统主要由气气换热器和水气换热器两级串联组成,利用封闭工作腔内工作介质的相变循环实现收割机的尾气和冷却水的余热回收,烘干系统的热缓苏仓以回收的热量作为热源,通过热缓苏仓降低粮食湿度,并通过冷缓苏仓冷却粮食,从而降低粮食的发芽率。[结果]该系统性能良好,可有效提高农业燃油的利用率,避免能源浪费的同时也降低了农业生产的劳动强度和劳动成本。[结论]该研究可为粮食干燥技术研究提供新思路。     

温室地下蓄热系统换热管道流速分布与蓄热性能研究

基于作物幼苗期对气温与土壤温度的要求,设计了一种新型地下蓄热系统,对影响换热管道内热量交换的主要因素--空气流速进行测试.结果表明,空气流量在各换热管道内分布均匀,且管内空气流动呈紊流状态,有利于增强空气与管壁间的对流传热;理论分析可知,该蓄热系统能够贮存大量热能,且蓄热量大于其消耗的电能,节能效果明显.     

提高翅片管式换热器热力性能的方法

对翅片管式换热器结构进行了优化设计和改进,并采用TESCOR平台———换热器性能实验台对改进前后的换热器的热力性能进行了测试。提出了强化翅片管式换热器换热性能的两种方法:一种是将低温工况下易结霜的换热器(蒸发器)翅片管设计成变间距翅片结构,使其既增加了管内翅片的传热面积,又提高了管内气流的流速;另一种是将空调工况下的换热器的等螺距内螺纹管设计成变螺距内螺纹管,以增加管内气流的扰动,提高传热系数。并对用这两种方法改进后的换热器的热力性能进行了计算,结果表明,其传热系数分别提高了9.8%和3.82%。     

原油管道螺旋焊缝开裂原因分析

某原油管道在运行期间发生了螺旋焊缝开裂事故,通过对管道开裂处进行宏观检查、断口微观形貌分析、能谱分析、显微组织分析、硬度测试和材料性能拉伸试验,结果表明,螺旋焊缝中存在焊接缺陷,使得管道的承载能力降低,在积水的作用下发生了螺旋焊缝开裂。     

板翅式换热器结构优化及其性能数值模拟

板翅式换热器内部纵横两个维度的流量分配不均,导致其换热性能降低。基于单相流量分配理论和板翅式换热器内部流场特性,通过改变换热器进出口管个数、进出口方式、端部入口管相对位置等,建立了新型板翅式换热器结构。基于CFD方法的Fluent数值计算方法,对板翅式换热器优化前后的流量分配特性进行数值模拟,研究优化后的端部入口管相对位置、入口管个数及出口管个数对流量分配的影响规律。结果表明:改变进出口方式可以均衡各通道路径在入口和出口处的总压降,有效改善板翅式换热器的流量分配特性;优化后的板翅式换热器最佳参数组合是端部入口管相对位置为0.033、入口管个数为5、出口管个数为1,该结构可以使气相和液相的流量不均匀度降低约50%,对提高换热器换热性能具有重要意义。     

热媒—水换热器缓蚀剂IMC-50-S现场试验

输油站热媒—水换热器经多年运行后,由于循环水中含有铁、钙、镁离子和氯离子以及溶解氧含量高,致使热交换设备和管网的腐蚀、结垢严重,导致局部腐蚀穿孔。采用IMC-50-S缓蚀剂,在腐蚀严重的沈阳和熊岳输油站进行了现场试验,试验结果表明,加剂后可使其腐蚀速度控制在0.1mm/a以下,延长了换热器和循环管网的使用寿命,保证了输油安全生产。     

热媒炉积炭的化学清洗工艺

在管道输送原油的间接加热过程中，热媒的导热油由于长期在高温下使用，会劣化变质，形成积炭，影响热媒炉的传热效率，讨论了热媒炉积炭的成因，形态及化学清洗条件，在介绍了水基复合清洗剂和酸性清洗剂清除积炭化学原理的基础上，给出了清除积炭的施工工艺和注意事项。     

阿赛管道稳定运行的进站温度预测与评价

长距离热油管道输送介质的组成一般比较复杂,为维持其经济输送温度,常出现蜡等重有机物固相沉积问题。当固相沉积超过一定程度时,不仅显著增加管道系统的动力消耗,而且严重威胁其运行安全。因此,合理预测热油管道稳定运行的进站温度对保障其安全经济运行尤为重要。依据阿尔善-赛汉塔拉输油管道2008-2010年的历史运行参数,结合苏霍夫温降理论,反算全线7个管段稳定运行期间的总传热系数K,提出不同管段的月推荐K值,以此预测各管段2011年上半年的进站温度,探讨偏差产生的主要原因与预测结果的可靠性。研究结果表明:由热油管道历史运行参数反算得出的推荐K值,可以较好地预测该管道今后的温降趋势,误差在-4～4℃内的可信度高于90%,但进站温度预测值可能因固相沉积而略低于实际值。