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螺旋套管换热器多样式内管壳程流体强化传热的数值分析
1
作者 戴玉龙 王翠华 李光瑜 《辽宁化工》 CAS 2024年第2期299-302,共4页
应用CFD软件对内管为光管、螺纹管、横向纹管和纵向纹管的螺旋套管换热器壳程流体的流动及传热进行数值模拟,并将其模拟结果进行对比,分析其温度场和速度场的细观信息以揭示其壳程流体的换热特性和流动特性。结果表明,在研究范围内,内... 应用CFD软件对内管为光管、螺纹管、横向纹管和纵向纹管的螺旋套管换热器壳程流体的流动及传热进行数值模拟,并将其模拟结果进行对比,分析其温度场和速度场的细观信息以揭示其壳程流体的换热特性和流动特性。结果表明,在研究范围内,内管为螺纹管的壳程流体流动和传热的综合性能最佳,其综合评价因子的值均在1.10以上,最大可达1.18;凸起螺纹对壳程流体起到扰流和导流的双重作用,减薄了边界层厚度,增强壳程流体的混合程度,实现了强化传热的目的,为工程实际应用提供帮助。 展开更多
关键词 螺旋套管换热器 壳程流体 强化传热 流体流动
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螺旋套管换热器大变形与热应力分析 被引量：2
2
作者 刘少北 鲍泽威 +1 位作者 范沐易 黄卫星 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第3期288-291,共4页
采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧... 采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧点温度更低;在高温换热工况下,在螺旋管因热膨胀而出现显著的变形,其变形量与管壁厚度处于同一数量级,高温工况下螺旋套管换热器热应力计算属于大变形问题,采用大变形有限单元非线性计算结果比小位移线性计算的热应力更大、更加符合实际。最后,以减小热应力为优化目标,对螺旋套管T型接头布置方位进行了优化,当接管径向布置时热应力比轴向布置减小约1/3。 展开更多
关键词 螺旋套管换热器 热膨胀 大变形 热应力 结构优化
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螺旋套管换热器传热特性研究 被引量：8
3
作者 朱倩 徐之平 +1 位作者 刘友朋 郭鹏飞 《能源研究与信息》 2011年第1期55-60,共6页
根据螺旋套管换热器的结构特点及传热特性,建立了水—水蒸气的流动与传热的三维几何模型。利用Fluent对不同工况下的螺旋套管进行了数值模拟,得出了湍流状态下螺旋套管内流体的温度场、速度场和压力场;利用搭建的螺旋套管换热器试验台,... 根据螺旋套管换热器的结构特点及传热特性,建立了水—水蒸气的流动与传热的三维几何模型。利用Fluent对不同工况下的螺旋套管进行了数值模拟,得出了湍流状态下螺旋套管内流体的温度场、速度场和压力场;利用搭建的螺旋套管换热器试验台,得出多种工况下的传热系数,为螺旋套管换热器的设计计算提供了依据。同时将试验结果和数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟的正确性。 展开更多
关键词 螺旋套管换热器 传热 数值模拟 试验研究
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多头螺旋套管换热器壳程的强化换热数值分析
4
作者 张银银 江涛 《日用电器》 2019年第2期55-59,共5页
本文以螺旋套管换热器壳程的强化换热为研究对象,采用Proe建立三维物理模型,导入ICEM做网格划分前处理,运用Fluent软件对各种内管为绕旋螺纹强化管和内管为光滑管的壳程螺旋通道内流体物理模型进行传热和流动的数值模拟,并验证了所用数... 本文以螺旋套管换热器壳程的强化换热为研究对象,采用Proe建立三维物理模型,导入ICEM做网格划分前处理,运用Fluent软件对各种内管为绕旋螺纹强化管和内管为光滑管的壳程螺旋通道内流体物理模型进行传热和流动的数值模拟,并验证了所用数值模型和计算方法的可靠性。分析比较了内管上无螺纹和螺纹头数对壳程流体换热的影响,并给出其温度场与速度场分布,沿程Nusselt数与摩擦因子的变化特性。结果表明:多头螺纹绕旋内管的壳程强化传热综合性能评价因子η都大于1,有力论证了内管加设绕旋螺纹结构可有效强化壳程的换热性能。 展开更多
关键词 螺旋套管换热器 壳程 多头螺纹 强化换热 数值模拟
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螺旋套管换热器壳程流体湍流换热热力性能数值研究 被引量：3
5
作者 王翠华 李光瑜 +2 位作者 苏方正 龚斌 吴剑华 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期935-943,共9页
利用计算流体力学软件对内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的湍流流动和换热性能进行了数值模拟。通过与内管为光管的研究结果对比,揭示了内管为螺纹管时壳程流体的速度场和温度场分布,研究了雷诺数、槽高对壳程流体湍流流动及换热... 利用计算流体力学软件对内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的湍流流动和换热性能进行了数值模拟。通过与内管为光管的研究结果对比,揭示了内管为螺纹管时壳程流体的速度场和温度场分布,研究了雷诺数、槽高对壳程流体湍流流动及换热性能的影响,并利用场协同原理初步揭示了螺纹复合螺旋流动强化流体换热的机理。结果表明,螺纹内管的螺纹凸起对螺旋套管换热器壳程流体的扰流和导流作用明显,在研究范围内(Re=10000~24000),内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的传热效率较内管为光管的模型最大提高了22.1%;结构参数相同时,随着Re增大,螺旋套管换热器壳程流体的Nu逐渐增大,阻力系数f逐渐减小,综合评价因子Ψ逐渐减小,在研究范围内,Nu最大增加了85.6,f最大减少了0.008,Ψ从1.35减小至1.18。当Re一定时,当量高度h’增大,f逐渐增大,Nu先增大后减小。由场协同原理分析得出,h’=0.220时,在螺纹凸起扰流和导流的作用下壳程流体的温度场与速度场协同性能较好,综合评价因子Ψ最大,螺纹的优化当量高度h’宜取约0.220。 展开更多
关键词 螺旋套管换热器 螺旋流动 强化传热 场协同 数值模拟
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螺旋式偏心套管换热器的数值模拟（英文） 被引量：2
6
作者 张建琴 李少鹏 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期62-67,共6页
采用数值模拟的方法研究了不同偏心度螺旋套管换热器在紊流区域的换热和流动特性。为了使计算结果更贴近实际情况,模拟计算中采用的是氦气在压力为20 MPa条件下的温度依赖的变物性参数。通过数值计算结果,比较了同心和偏心螺旋套管换热... 采用数值模拟的方法研究了不同偏心度螺旋套管换热器在紊流区域的换热和流动特性。为了使计算结果更贴近实际情况,模拟计算中采用的是氦气在压力为20 MPa条件下的温度依赖的变物性参数。通过数值计算结果,比较了同心和偏心螺旋套管换热器内管和外管的换热系数,其中外管的换热系数随着偏心度的增加而大幅增加。根据计算结果提出了套管换热器内管和外管换热系数随偏心度和雷诺数的变化关系式。最后在给定的条件下设计了纯化器中的偏心套管换热器。 展开更多
关键词 螺旋式套管换热器 偏心 换热 数值计算
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螺旋套管式换热器螺纹强化管程传热研究 被引量：2
7
作者 王翠华 苏方正 +4 位作者 李光瑜 张文权 荣铎 龚斌 吴剑华 《辽宁化工》 CAS 2022年第6期829-832,共4页
基于实际工程应用,采用CFD软件,建立了内管为螺纹管的新型螺旋套管式换热器的三维实体模型,并使用管程流体与壳程流体耦合计算的方法进行模拟计算,重点分析了螺纹槽高和槽距等结构参数对管程流体流动与传热特性的影响。结果表明:螺纹的... 基于实际工程应用,采用CFD软件,建立了内管为螺纹管的新型螺旋套管式换热器的三维实体模型,并使用管程流体与壳程流体耦合计算的方法进行模拟计算,重点分析了螺纹槽高和槽距等结构参数对管程流体流动与传热特性的影响。结果表明:螺纹的扰流和导流作用,改变了管程螺旋通道横截面上的二次流结构,除在横截面外侧区域形成一个不规则主涡外,还在截面内侧区域的近螺纹处产生了大小不一的附加涡旋。主涡和附加涡共同作用加剧了壁面和中心区流体的热质交换,强化了换热效果。在研究范围内(Re=8000~40000),螺旋套管式换热器内管采用螺纹管与内管采用光管相比换热效果提高了约36%~143%。螺纹槽高及槽距对管程流体传热影响较大,Nu和f随槽高的增加而增加,随槽距的增大而减小。 展开更多
关键词 螺旋套管式换热器 耦合传热 强化传热 数值模拟
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螺旋套管式换热器螺纹扰流及耦合传热数值模拟 被引量：1
8
作者 王翠华 苏方正 +4 位作者 李光瑜 张文权 荣铎 龚斌 吴剑华 《辽宁化工》 CAS 2022年第7期939-942,共4页
考虑壳程流体和管程流体的耦合传热,对套管式换热器管程流体的流动特性和换热特性进行数值分析。对比不同模型的管程流体的Nu和f,发现了螺纹管传热的优越性,结合管程流体速度场、温度场的细观信息,揭示了管程流体的换热性能和流动特性,... 考虑壳程流体和管程流体的耦合传热,对套管式换热器管程流体的流动特性和换热特性进行数值分析。对比不同模型的管程流体的Nu和f,发现了螺纹管传热的优越性,结合管程流体速度场、温度场的细观信息,揭示了管程流体的换热性能和流动特性,并分析了不同流体介质对其管程换热效果的影响。结果表明:内管采用螺纹管时,螺旋套管式换热器管程流体的换热性能明显优于光滑内管,在研究范围内,内管采用螺纹管的Nu是采用光管的1.76~1.9倍,流体受离心力、螺纹扰流和螺旋槽导流的复合作用,强化了管程流体的传热。在同一雷诺数下,30号透平油的Nu最大,约为空气的3.8~5.01倍,然后依次是水、水蒸气、空气。 展开更多
关键词 螺旋套管式换热器 耦合传热 流体流动 数值模拟
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螺旋套管式换热器内流体流动及强化传热分析 被引量：1
9
作者 栾坤鹏 《日用电器》 2020年第9期74-78,共5页
本文运用Fluent软件对截面带有不同结构参数的螺旋套管式换热器壳侧强化通道模型进行了数值模拟运算,并对所得数据进行处理,分析了内管螺纹槽深、螺纹缠绕圈数对螺纹螺旋管传热和阻力性能的影响,得出了以下主要研究结论:加有不同螺纹槽... 本文运用Fluent软件对截面带有不同结构参数的螺旋套管式换热器壳侧强化通道模型进行了数值模拟运算,并对所得数据进行处理,分析了内管螺纹槽深、螺纹缠绕圈数对螺纹螺旋管传热和阻力性能的影响,得出了以下主要研究结论:加有不同螺纹槽深、不同螺纹缠绕圈数的螺旋管通道内的速度和温度分布更加混乱、变化更加快,温度和速度的最大值更大。而且,同一雷诺数下,随着螺纹槽深、缠绕圈数的增大,截面上的努赛尔数值更大,摩擦系数更大。 展开更多
关键词 螺旋套管式换热器 螺旋通道 湍流 强化换热 数值计算
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偏心螺旋套管环形侧流动及换热特性数值研究 被引量：2
10
作者 罗文 韩怀志 +2 位作者 于瑞天 蔡磊 高瑞琛 《东北电力大学学报》 2021年第6期53-60,共8页
换热器作为关键设备,广泛运用于能源高效利用及能量交换等领域.其中,螺旋套管换热器是高效紧凑的流体换热设备,换热能力受流体物性、管材以及结构等因素的影响.内管偏心对螺旋套管环形侧的流动和换热特性具有重要影响.文中通过数值方法... 换热器作为关键设备,广泛运用于能源高效利用及能量交换等领域.其中,螺旋套管换热器是高效紧凑的流体换热设备,换热能力受流体物性、管材以及结构等因素的影响.内管偏心对螺旋套管环形侧的流动和换热特性具有重要影响.文中通过数值方法模拟了不同偏心程度的螺旋套管,探究对比了五个偏心率对应环形流道的流动阻力及换热特性.研究结果表明:偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))随着内管偏心率的增加分别增大和减小.当偏心率从0增加至0.8,偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))分别增加9.8%和减小5.1%.此外,以同心直套管环形侧为强化传热技术评价的参照,偏心率为0.8的螺旋套管换热器的环形流道的综合传热性能PEC_(a)为1.39.与同心螺旋结构相比,偏心螺旋套管环形侧的PEC_(a)增加了11.9%. 展开更多
关键词 偏心螺旋套管换热器 偏心率 环形流道 换热强化因子
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