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第五届全国换热器学术会议

第五届全国换热器学术会议

  • 召开年：2015
  • 召开地：绍兴
  • 出版时间： 2015-11

主办单位：中国机械工程学会

会议文集：第五届全国换热器学术会议论文集

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  • 摘要：针对部分国产中心回燃式锅炉前管板上的烟管焊接处出现裂纹的现象,经初步推断是由管板焊缝处传热较差,导致热应力较大所致.为从根本上解决该问题出现的原因,并从理论上对结构的改进提供技术支持,本文首先对于锅炉整体的传热情况进行了分析,得到前管板附近的流场和管板上局部的壁面膜传热系数,然后通过局部结构的分析得到局部温度场.结果显示,在管板与烟管焊接部位,存在的高温区,为裂纹形成的一个潜在原因.
  • 摘要：本文研究套管式冷凝换热器的换热量和表面传热系数及总传热系数的测试和计算方法,通过冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法的实验研究,得出水蒸汽冷凝时在套管式换热器的换热量、热平衡误差、总的换热系数和蒸汽表面换热系数的变化规律,得到不同进出口温度时时表面传热系数的变化规律.(1)蒸汽凝结管路和冷却水管路都与周围环境有热量交换，这部分散热量很难准确计算，使最终计算得到的热平衡误差值较大。(2)在套管式换热器冷凝蒸汽的出口，进口的饱和蒸汽并没有完全冷凝为饱和水，汽液混合物的干度很难确定，使蒸汽放热量不充分。
  • 摘要：在我国，炼焦煤的水分偏高，这会导致过量的能源消耗。根据现有的炼焦工艺与设备来提高焦炭的质量与产量。煤调湿工艺是一种用于节能降耗、清洁生产的预处理技术，而蒸汽回转干燥机是煤调湿过程中的核心设备。为了发展一种更加高效而又简单的煤调湿设备，本文提出一种蒸汽板式回转干燥机，利用工业余热(蒸汽或烟道气)，通过板式结构换热单元及回转布置调节煤的湿度。rn 基于双流体模型及颗粒流动力学理论,对所述结构建立CFD二维模型,通过数值模拟研究了列板结构、转速、填充率及列板数对颗粒物料的运动及传热特性的影响规律.研究结果表明:颗粒床的平均温度随着列板数目的增加而增加,随着填充率的增加而减小,而转速对颗粒床的平均温度影响较小,列板结构对传热的影响显著;同时发现板式回转干燥机的颗粒床常以滑塌、翻滚形式运动.研究结果对板式换热器结构的优化具有指导性的意义.
  • 摘要：板式换热器由紧凑高效,在工业上的应用越来越多,其中全焊式板式换热器由于承受温度和压力的能力大,更是受到广泛关注.然而对于全焊式板式换热器目前没有合适的强度设计方法,本文提出将压力容器的塑性极限载荷设计法应用于全焊式板式换热器设计,并以某全焊接式板式换热器为例,建立有限元分析模型,进行极限分析,求出结构的板程和壳程极限载荷,完成强度设计过程.可以看出，采用塑性极限载荷分析法，既能容易地求出板程和壳程的许用压力，还能清楚地发现结构强度薄弱以及强度过大的位置，为提高换热器的承载能力或对换热器进行轻量化设计奠定基础。
  • 摘要：石化机械制造有限公司，为了减少管壳式换热器有限元分析模型引起的误差以及避免其案例误导,根据工程实际分别从三个方面19种情况讨论了换热器载荷稳定性与结构变形行为之间的关系,一方面包括内压作用下设备法兰与平垫密封面之间的1种随动载荷,第二方面的动态载荷包括运行中的4种振动载荷,运行中的3种循环载荷和制造中的3种循环载荷,第三方面的稳态载荷包括5种稳态非均匀载荷和3种稳态均匀载荷,这些动态载荷都值得换热器的高级有限元分析建模中给予关注.
  • 摘要：建立了水-水小通道套管换热器的流动与传热模型.对不同工况下的小通道套管进行了数值模拟,得出了小通道套管内流体的温度场和压力场,同时得出多种工况下的传热系数,为小通道套管换热器的设计计算提供了依据.rn 近年来，随着工业的发展，节能和环保问题已经越来越受到关注。套管式换热器是制冷系统中广泛应用的一种换热器，其作为一种标准的逆流式换热器，被广泛应用于制冷、石化、化工等工业领域。为了获得高换热效率的紧凑型换热器，小通道的概念被广泛使用。对小通道内的冷凝换热研究较少，小通道内重力、切应力、表面张力的相互作用与大通道不同，导致小通道内的冷凝换热机理不同于大通道，小通道内冷凝换热的研究对设计和优化紧凑型换热器具有重要意义。因此本文通过对不同小通道个数、大小和不同工况下的小通道套管换热器进行水-水数值模拟，确定最佳小通道套管换热器的结构。rn 通过以上对小通道换热器的研究可以看出，对不同外管径的套管，其内部小通道个数和大小的要求也不相同，小通道需尽量均匀分布，间距不能太大。流体在小通道之间进行流动穿梭，不断与管内流体进行换热，小通道间距越小，换热效果越明显，而且进出口压差也不是太大。
  • 摘要：三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域.本文建立了三叶孔板换热器壳单元流道模型,利用商用软件FLUENT14.0及三种湍流模型对换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟,通过与试验对比验证了该模型的可行性和准确性.分析了其壳程流体流场和温度场的分布情况及支撑板间距、三叶孔孔高等结构参数对三叶孔板换热器传热和阻力性能的影响,并与整体模型的计算结果进行了比较.结果表明:采用standard k-ε湍流模型的计算结果更为准确;壳程努赛尔数和摩擦因子随支撑板间距和开孔高度的增大而减小;综合考虑相关因素,单元流道模型是研究纵流壳程换热器传热与阻力性能的一种可行且高效的模型和方法.
  • 摘要：本文以某石化企业的加氢REAC系统为研究对象，针对铵盐结晶沉积和多相流冲蚀两种失效模式，基于工艺过程的关联分析和数值模拟，揭示复杂环境下加氢REAC系统的流动腐蚀失效机理，建立相应的预测校核方法，为广泛条件下加氢REAC系统的流动腐蚀风险评估提供依据。rn 在劣质油加工的过程中，通过分析加氢反应流出物空冷器(Reactor Effluent Air Coolers,REAC)系统的工艺流程,确定工艺腐蚀回路,揭示了冷却相变过程中NH4Cl和NH4HS盐的结晶沉积机理、以及流-固耦合作用下多相流冲蚀失效机理;基于工艺过程的ASPEN仿真计算,建立了N、S、Cl及注水量等影响因素下的铵盐结晶温度求解模型,结合现场铵盐流动沉积临界特性实验,形成了铵盐结晶沉积的预测校核方法;建立了HTRI传热模型,基于数值模拟获得的流速、相分率等参数的分布规律,实现了多相流冲蚀的风险评估,结合环道式和旋转式冲蚀实验,形成了冲蚀预测校核方法.研究成果可为加氢REAC系统的失效分析、优化操作和优化运行提供理论支撑.
  • 摘要：钢材的应力腐蚀敏感性随着钢强度等级的提高明显增强。本文研究的N80/1, N80/Q, P110是三种输油管道中常用的低碳合金高强钢。因此，研究管材的应力腐蚀性能对输油行业避免重大安全事故有重大意义，能为实际的工程应用提供理论依据。本文针对油气行业管材的应力腐蚀现象,研究了三种常用管材N80/1、N80/Q、P110的应力腐蚀性能.采用恒负荷拉伸应力腐蚀试验方法,试验时,将每一组拉伸试样加载到不同应力级别,浸泡于饱和H2S溶液中,记录其断裂时间,得到其应力腐蚀门槛值以及应力-寿命曲线.通过对门槛值以及应力-寿命曲线的分析,对材料进行应力腐蚀性能的评价,对实际的工程应用给出指导性意见.
  • 摘要：GB/T151-2014于2014年12月5日发布,2015年5月1日实施,本文扼要介绍了新标准修改和增加内容,并结合SW6软件编制过程中遇到的问题及多年在换交换器设计，管板应力分析工作对新版标准提出些认识,符号说明如同标准.2014版151标准比1999版151标准增加和修改了较多的内容，有较大的进步，提高了管板应力计算的精度，特别是在带膨胀节换交换器管板计算中增加了膨胀节环腔内受壳程压力作用的影响，增加了管壳程压力同时作用两种工况。近二三十年工业发达国家在管板设计标准规范有很大的进步，我国的科研人员再作深人的研究，形成有自主知识产权的标准，在今后151标准和JB 4732标准修订中考虑的更全面，计算方法更精确。
  • 摘要：除了单管程,设计管壳式换热器管板时,均要根据排管形式和分程隔板槽两侧相邻管中心距,按相应公式先计算管板分程处面积.但计算公式复杂,管程数多时尤其繁琐.有时设计者为了简化设计,常不输入该值,或仅以隔板槽面积替代,使设计值出现偏差,既削弱了标准的严谨性,也造成了安全隐患.本文基于CAD图形参数的查询功能,能迅速准确地给出管板分程处面积,适于任何复杂布管形式.与公式计算法相比，图解法直观、便捷、准确，效率不比公式计算法差，特别在超过四管程以上优势明显，也最符合管板计算模型假设。利用CAD查询功能求解管板分程处面积较为方便。
  • 摘要：在高温高压、介质易燃易爆、有辐射等要求严苛的化工、核电领域,列管式换热器管子-管板封口焊检漏采用氦检漏是必要的.但各管口焊缝相距太近,易互相干扰,难以准确判断漏点.一种多芯电气动专用工装夹具,用在列管式换热器氦检漏工艺中,可以同时密封多个管孔焊缝,使被检区域与周围完全隔离,不会误判,大大提高了氦检漏工作效率.管式换热器检漏，在高温高压工况或两种介质要求严苛的场合需采用氦检漏法，而无论正压吸枪法还是负压真空法，采用专用的工装夹具，同时对多孔端面绕开焊疤密封，电气动控制的一体化结构，可大大提高检漏效率，不会出现误判。在端面条件允许的情况下，最好采用壳程充氦、一次侧真空法，抽空体积小，全吸收，反应速度最快，灵敏度最高。
  • 摘要：回弯式换热器兼有套管式和管壳式特点,HTRI软件将其单独列为一类,具有占地面积小,传热效率高,耐压能力强,材料使用广泛,拥有极佳的适应性.但由于其结构的特殊性,管、壳程密封非常困难,在国内一直没有推广开来.本文介绍了几种国外成熟技术,并给出了作者对于几种结构的见解,可供设计此类换热器时参考.rn 回弯式换热器国外开发较早，密封结构有几十种，但有些密封结构过于复杂，实用价值不高。常用的几种分别是椭圆垫密封、平垫密封、双重密封结构和独立密封。回弯式换热器作为一款经典结构，在某些场合有无可比拟的优点。但由于管束需在壳程筒体内长距离抽插，因此，管板与筒体要留有一定间隙。而密封该间隙使设计、制造变得十分复杂，有些问题依靠常规标准已不能解决。这使得该类换热器始终没有被推广开来。近年来随着热工软件HTRI，数值模拟软件ANSYS陆续得以应用，技术人员已经具备对此类换热器设计开发能力。特别是国内纵向翅片管生产制造已经系列化，还有节能环保要求，都会促进其应用，同时，也希望相关标准能增加这一类设计内容，扩大该产品在换热器领域的影响力。
  • 摘要：本文首次系统的对螺纹锁紧环式换热器四大类、八处密封结构进行了逐一分析,找出了制约该型设备安全、长周期生产的关键因素,提出了通过改进加氢装置螺纹锁紧环式换热器的换热流程及管板受力方式,来提高该型换热器使用可靠性的方法.并通过密封紧固载荷的计算、密封效果、介质选择等方面的分析,对改进的可行性进行了探讨.在中国石化股份有限公司安庆分公司，目前大多数加氢装置使用的螺纹锁紧环式换热器，主要用于反应馏出物与反应混合进料以及混合氢气与高分气换热场合。
  • 摘要：管壳式换热器是化工及石油化工生产装置中应用最为广泛的工艺设备之一。换热管与管板连接管接头具有承受换热管轴向机械和温差载荷以及分隔管壳程介质的功能，其合理的设计，制造及检验环节的严格质量控制对于管壳式换热器在装置中安全、稳定、长周期运行起着至关重要的作用。本文结合最新换热器标准GB/151-2014中对管接头技术内容的变化，简要地介绍和分析了管壳式换热器换热管与管板的连接管接头型式、结构参数、胀焊顺序的选择、无损检验以及泄漏试验等，对广大的工程技术人员更好地理解和运用标准，使设计符合标准规范的要求提供了有益的参考。rn GB/T151-2014中规定了换热管与管板的五种连接型式:强度胀、强度焊、结构强度焊+贴胀、强度胀+密封焊以及内孔焊，在实际的管壳式换热器工程设计中，介绍的端面焊管接头一般都是与胀接(贴胀)联合使用。因此，对于胀焊并用的管接头按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先焊后胀和先胀后焊两种。压力容器设计人员可据此对某些有特定要求的管壳式换热器胀焊并用管接头采用何种工艺作出明确的规定。最后，讲述了换热管与管板连接管接头的无损检测、泄漏试验。
  • 摘要：本文结合异丙醇装置用浮头式铜换热器的结构形式特点及材料特性,制定了合理的焊接工艺及制造精度控制工艺,有效保证了产品质量,顺利完成了国产化制造,为同类设备的制造提供参考.rn 该设备主要部件采用铜钢复合板制造，焊接质量要求较高，必须控制封头及锥体的成型尺寸，并采用合理的焊接工艺保证焊接质量。为保证设备密封性能，须对制造精度进行严格控制，避免在填料函等位置发生泄漏，因此主要制造难点集中在法兰堆焊的质量控制及填料函密封性能控制。包括堆焊质量控制和密封性能质量控制。
  • 摘要：金川集团股份有限公司化工厂根据国家和公司对节能减排的要求,结合自身内部的能源需求,选择热管式换热器回收冶炼烟气制硫酸系统转化中温位余热.年可实现经济效益1324万元,同时每年生产的蒸汽可节省标准煤11264吨,减少CO2排放28047吨,节能减排效益极其可观.rn 余热回收工艺通常采用余热锅炉来实现，而常规的余热锅炉一般都是间壁换热，冷、热流体分别在器壁的两侧流过，一旦管壁或器壁腐蚀泄漏，则只能关闭烟气通道，系统进行停产后方可处理。热管式换热器是一种具有传热强度高、流动阻力小、防低温腐蚀、维护简单等优点的新型高效节能设备，可以广泛应用于各类余热回收系统，有效地回收利用热力设备排烟、排气的余热或废热，使企业获得显著的经济效益，并减少污染的排放，有利于环境保护。因此，在热回收领域里有着十分广阔的应用前景。
  • 摘要：主要由介质中C1-离子引发的应力腐蚀开裂(SCC)依然不时影响18-8型奥氏体不锈钢换热器及其管线的正常运行。为数不少的换热设备，在其各个部位都出现过开裂现象。而且，一旦出现此类裂纹就较难处理，通常的补焊修复难以根本解决问题。因此导致停车、维修、甚至更换，其危害与损失不可谓不大。通过对几起损伤事例的分析来说明问题的普遍性与严重性，以引起业内更加重视。并探讨进一步控制这一问题的技术途径，特别对采用双相不锈钢代替奥氏体不锈钢的可行性进行试验论证。rn 本文通过无损、宏观、化学、力学、X-衍射、金相、断口扫描、能谱等试验方法,对几起奥氏体不锈钢换热器及管线裂纹失效事例进行试验分析.指出,主要由介质中Cl-离子引发的应力腐蚀开裂(SCC)依然是影响设备正常运行的重要因素.阐述多个石化装置换热器及管线最近发生的应力腐蚀开裂的状况、分布、特征、成因.讨论了防治技术措施,特别对采用双相不锈钢(2205,2507)代替奥氏体不锈钢的可行性进行了试验论证.本文对换热设备的设计、选材、制作、运行、检修等提出了许多有益的建议.可采用奥氏体不锈钢或高镍合金时，都应选用合理的焊接工艺。对管线中弯头、三通等管件，加工成形后应立即进行高温固溶处理。
  • 摘要：本文主要针对蛇形管高压加热器在我国发展的意义及前景分析、及制造难点,提出发展蛇形管高压加热器的重大意义.现代大型火力发电机组的回热系统中的高压加热器通常有U形管式、盘管式和蛇形管式三种。通过上述对超临界大型发电机组的U型管管板式高压加热器事故率较高原因的分析和集箱式高压加热器简介，600MW级及以上超临界大型发电机组的高压加热器应选用可靠性较高的集箱式高压加热器。rn 蛇形管高压加热器的核心部件是集箱式管箱和蛇形换热管。这两个部件加工制造水平领先于国内机械加工业水平很多年。近年来，随着我国自主研发高端数控机床的发展创新，国内可以自己生产高端数控机床，并且在加工精度和加工手段上可以达到国际水平。rn 蛇形管高压加热器最关键的部件之一，集箱式管箱是由一个筒形锻件一次加工而成的，加工过程集合了传统机床的车、铣、钻、刨、磨等加工方式，并且还能达到相应的精度要求。这样的加工方式和能力在以前是不能想象的。而现在可以用高端数控加工中心完成以前不可想象的工作，达到蛇形管高压加热器要求。从而也提高了加工的效率和精度。装备了这样的机械加工设备和手段是生产、制造蛇形管高压加热器能力之一。rn 钢制承压设备的组装最重要的手段就是焊接。焊接也在承压设备制造周期内占有最大的比例。蛇形管高压加热器的外壳的焊接和内部非受压件的焊接已经成为制造单位最基本的焊接能力，不能成为制造蛇形管高压加热器道路上的阻碍。而集箱式管箱与换热管之间的焊接才是难点，也是制造单位首先要解决的能力之一。
  • 摘要：《石化产业规划布局方案》中指出，新设立的石化产业基地应按照产业园区化，炼化一体化，生产洁净化，产品高端化的要求，统筹规划，有序建设，产业链设置科学合理:换热器的应用与能源的开发及节约有着密切的关系。换热器性能的好坏直接影响着能源利用的效率换热器在石化领域中非常重要。近年来,伴随着制造技术的快速发展和结构形式的不断优化,全焊接板式换热器的性能得到了大大提升,可以应用于温度范围-200℃到900℃,压力范围真空至65MPa的场合,引起了工业界的广泛关注.本文选取了7类新型的全焊接板式换热器,介绍了其特点,包括设计压力、设计温度、单台最大面积等参数，并对这些产品在煤化工和石油化工装置中的应用进行了总结.最后对全焊接板换的应用前景进行了分析,提出了下一步的发展方向.rn 除了石油化工领域，全焊接板式换热器还广泛应用于电厂、制冷、医药、造船等行业。全焊接板式换热器的应用已得到了长足发展，但是依然存在一些因素，限制了其大面积推广。该类换热器的设计选型依然是难点;设计院及业主多是被动采用，或是根据工艺包制定，或者是扩能改造需求等，积极性不高;部分产品制造门槛高，供货周期长，价格高，产量有限，限制了发展;制造厂家繁多，质量参差不齐，市场认可度不一致;国内工艺操作水平粗放，循环水指标控制差等影响全焊接板换的使用状态及寿命。
  • 摘要：本文研究的对象-大型低温冷换设备丙烯蒸发器的特点，确定了两相流诱发设备管束振动的研究方法，针对两相流诱发振动的三种机理-周期性旋涡脱落、紊流激振和流体弹性不稳定性，分别进行了研究和计算，通过详细的分析研究，最终确定了大型冷换设备丙烯蒸发器不会发生两相流体诱发管束振动破坏。本文研究了大型管壳式换热器在两相流作用下可能发生的管束振动.分别针对不同的振动机理进行了分析和计算,结果表明,在两相流作用下该大型管束换热器不会发生流体诱导振动.
  • 摘要：本文主要介绍了在活性焦脱硫工艺运行过程中,充分利用换热原理和换热设备,使活性焦在加热解析过程中,热量得到充分的利用,同时创新性的采用两段式加热和冷却的方式,使再生加热系统运行更加稳定,从而减轻外置加热设备的运行负荷,降低运行中的能耗.rn 活性焦脱硫工艺成功应用于处理金川镍反射炉低浓度烟气治理，该脱硫工艺的原理是采用活性焦作为脱硫剂，在脱硫吸附塔内对烟气进行吸附和净化，烟气中的二氧化硫被吸附在活性焦内部微孔中，形成吸附态的硫酸，利用输送设备将吸附饱和的活性焦送入再生加热系统，将活性焦加热至300℃以上，将吸附在活性焦内的二氧化硫进行解析和提浓，最终解析出浓度为10%-15%的高浓度二氧化硫烟气送往化工制酸系统。活性焦加热解析过程中，需要利用换热设备采用间接传热的方式将活性焦加热，为了保证活性焦的循环利用，需要将加热的活性焦通过水冷换热器进行预冷，外置的热源通过再生塔外部的电炉提供，也是整个热源的动力。
  • 摘要：加氢反应流出物空冷器(REAC)是石油化工企业的重要生产装置，在炼油装置大型化、原料油劣质化、运行工况苛刻化的发展过程中，普遍出现了管束变形、腐蚀泄露、按盐沉积和爆管等事故。以某石化企业加氢裂化空冷器出现的弯曲变形为研究对象,通过工艺过程分析确定垢物来源及腐蚀类型,采用CFD数值仿真分析垢物的流动沉积过程,通过受力分析确定空冷管束失稳及弯曲变形的临界条件,综合确定空冷器系统的弯曲变形原因,并提出针对性的优化防控措施.结果表明,加氢反应流出物在冷却分离过程中存在H2S-NH3-H2O腐蚀体系,产生高温H2S/H2腐蚀和NH4HS的溶液冲刷腐蚀;空冷器实际流速过低导致腐蚀产物在管箱端部大量沉积堵塞空冷管束;部分空冷管束堵塞后使空冷器整体温度分布不均及受力不均,当堵塞管数超过9根后,管束了发生弯曲变形;增加注水量、强化循环氢脱硫并对空冷器系统进行优化设计,可减缓腐蚀产物的产生及沉积、降低空冷器管束弯曲变形的失效风险.
  • 摘要：管壳式换热器由于可靠性高、适应性广，在生产中一直占据主导地位。然而，随着近些年大型化的发展趋势，横流诱导振动的破坏事例日益增多。在换热器管束的流体诱发振动机理中，流体弹性不稳定性是最重要也最危险的激振机理。采用水洞实验,将中心管上下游不同位置管束改为刚性管,测定了不同流速下中心管的振动响应,研究了刚性管对正方形排布管束的流体弹性不稳定性的影响.实验结果表明,上游刚性管对中心管振动的抑制效果比下游刚性管明显.上游刚性管数量的不同对中心管振幅的影响较小,但对其临界流速的影响较大.上游刚性管间距的不同对中心管振幅和临界流速的影响不同.实验结果可为工程实践提供参考和依据.
  • 摘要：本研究基于FLUENT和HTRI软件进行管壳式换热器壳程的计算，以HTRI验证及支持CFD计算，并用CFD细化及比较HTRI计算，同时将针对发现的若干细节问题及差异进行讨论。作为工业应用中最常见的一种换热器-管壳式换热器，因具有结构简单、承压能力好、型式多样的特点，故其大量应用于各种需要换热设备的场合。本研究分别在CFD和HTRI中进行相应的设置,使得CFD和HTRI计算条件相同并得到了相近的计算结果.利用CFD的详细计算结果,得到了不同区域的压降和传热系数,并与HTRI进行了对比,CFD与HTRI计算结果相近，证明了本研究方法的可行性与可靠性。通过CFD得到了壳程不同区域的压降和传热系数并与HTRI进行了比较。CFD可作为HTRI的补充，以进行流场更深人的分析研究。HTRI在错流区、窗口区节点的计算采用了算术平均处理，虽对换热器整体设计无影响，但毕竟与实际不相符。经典流路模型中A路流的处理过于理想化。
  • 摘要：气体换热设备是化工、空分、制冷等重大装备中实现热量传递的重要途径。由于气体导热系数低、密度小，在各类气体换热器中，强化气体侧换热是提高换热器效率、降低生产成本、缩小设备体积和节约能源的重要途径。本文提出一种花瓣型的内翅片管结构,并对其传热和流动性能进行了研究.对翅片数为3的内翅片管试样分别进行了试验和数值模拟研究,并将试验结果与数值模拟结果进行了对比验证.在此基础上应用数值模拟的方法比较了不同翅片数量下的内翅片管传热与流动性能.分析发现,采用内翅片后管内传热得到明显强化,随着翅片数量的增加,管内温度场和速度场分布趋于均匀.翅片数为4的内翅片管传热系数最高,而其摩擦因子却比翅片数为3的内翅片管低.最后,应用量纲分析方法基于数值模拟分析的结果,拟合出近似统一的内翅片管摩擦因子(f)及努塞尔数(Nu)关联式,其参数适用范围为:3000≤Re≤19650,0.34≤Wf/de≤0.98,0.78≤H#de≤1.51.拟合得到的努塞尔数(Nu)平均偏差为8.69％,而摩擦因子(f)的平均偏差为6.76％.
  • 摘要：吸热器是塔式太阳能热发电系统中的核心部件，负责吸收太阳光将热辐射能传递给工质，其性能直接影响整个电站的安全可靠性和经济性，是目前国内外研究的热点.提出了一种用于塔式太阳能热发电的新型热板吸热器结构,通过不同的输入功率和不同的倾斜角度加热高温热板吸热器,对其启动性能进行试验研究.结果表明:高温热板具有良好的启动性能及等温性能.随着输入功率增加,高温热板启动时间缩短,在45°放置时,热板启动时间最短.本研究为热板吸热器的研发提供了指导,对拓宽其在太阳能高温热利用领域的应用有重要意义.
  • 摘要：石化机械制造有限公司，为了减少管壳式换热器有限元分析模型引起的误差以及避免其案例误导,根据工程实际分别从轴向工艺参数的非对称性、横截面周向介质特性的对称性以及对称性工艺参数内部的差异等三个方面讨论了换热器载荷均匀性与结构变形行为之间的关系.非均匀载荷具体包括作用到管板的4种轴向非均匀情况,包括面对称进出口结构、轴对称进出口结构和非对称进出口结构的3种横向非均匀情况,还包括壳程径向工艺参数的差异和管程多流程间工艺参数的差异等非均匀情况.
  • 摘要：某脂肪酸甲酯精馏塔塔顶冷凝器，脂肪酸甲酯蒸汽通过大开孔进人壳程筒体，冷却水管程对蒸汽进行冷凝，壳程采用真空操作。由于壳程筒体存在大开孔，且管束偏心布置，使得壳程筒体受外压及偏心轴向压力作用，易发生失稳破坏。笔者对此类结构进行了适当的简化处理，利用有限元法对大开孔壳程筒体进行特征值屈曲分析，参照ASME B&P VIII-2有关规定对结构进行稳定性评价，以保证结构的安全可靠。利用有限元法对某脂肪酸甲酯冷凝器大开孔壳程简体的稳定性进行简化计算,发现在外压作用下,冷凝器壳程简体大开孔对结构稳定性并无不良影响.但在温差载荷作用下,开孔结构的抗轴压失稳能力却明显降低,失稳主要发生在大开孔孔边两侧.参照ASME B&P Code VIII-2对组合载荷作用下外压圆筒的稳定性进行了评价,发现冷凝器壳程简体大开孔结构不能满足稳定性要求.在大开孔孔边两侧增加纵向加强筋可有效提高结构的抗失稳能力,使其满足稳定性要求.
  • 摘要：随着社会的发展，能源问题已成为全球性问题。新能源技术、节能技术的发展在此背景下显得尤为重要。微通道换热器是一种新的节能产品，逐渐在化工、冶金、制冷、航天等工业领域运用并取得了很好的效果。以质量分数为0.2％、0.5％、0.8％的Al203-R141b纳米制冷剂为实验工质,在截面尺寸为1 mm×2mm的矩形微小换热器内进行实验,研究流动沸腾过程中两相摩擦压降特性.并将压降实验结果与5种分相模型预测值进行对比,Qu-Mudawar模型预测值和实验值最为吻合,平均相对误差为21.4％,Chishiolm模型预测效果最差,平均相对误差为42.5％.结合实验数据在Qu-Mudawar模型基础上对两相摩擦压降模型进行修正,得到的修正关联式能较好预测实验两相摩擦压降,平均相对误差降为11.3％.
  • 摘要：本文采用数值模拟的方法分别对波纹截面形状为圆弧形和平台形板式热交换器板片的传热性能及流动阻力性能进行模拟研究.基于Fluent软件,分析了不同雷诺数下,板片结构对流道内压力场、温度场和速度场分布规律的影响,进而分析板片几何参数对传热性能及流动阻力性能的影响.结果表明:波纹截面形状的细节特征对传热性能及流动阻力性能有较大的影响.
  • 摘要：针对炼油装置腐蚀失效最为突出类型，采用HYSYS和CFD技术研究了NH4Cl盐结晶沉积规律和多相流仿真,探讨了某空冷器入口管束的失效原因.结果表明:系统注水量越少,原料油中Cl-含量越高,NH4Cl结晶温度越高,铵盐容易发生结晶.NH4Cl盐颗粒主要分布在REAC系统入口管束的前段.液相主要分布在入口管束的底部,气相主要分布在管束的顶部.REAC管束的腐蚀主要发生在衬管后基管的顶部(1.5m内),在缺少液态水的情况下,气相中的NH4Cl结晶沉积并吸湿形成垢下腐蚀与流体冲刷交互作用加速碳钢基管局部的腐蚀减薄.在空冷器入口管束衬管后1.5m之后的位置,随温度的降低,铵盐结晶的可能性降低,冷凝水逐渐增多,沉积的铵盐完全溶解,减缓了后续系统的腐蚀.
  • 摘要：针对某化工厂一台中压立式预热器，换热管环向裂纹现象,通过胀管产生的换热管轴向应力计算、工艺过程中热量交换引起的物理腐蚀、工艺介质产生的不锈钢应力腐蚀等三个方面进行分析,确定此现象是由特殊工状共同作用时产生的组合腐蚀造成的,同时提出了减少腐蚀的途径,可供同行在类似设备设计和制造时借鉴.由于该设备的工况存在应力腐蚀，最好不要进行换热管与管板的胀接，就只用强度焊即可。且换热管的安装长度要留收缩量。对管程工作介质液化气的硫含量进行控制，尽量采用低硫含量的液化气，以减少产生连多硫酸的概率。
  • 摘要：本文阐述了蒸汽压缩制冷循环冷凝过程热量转移的方式,介绍了一种新型蒸发式冷凝器——板式蒸发式冷凝器在冷凝过程的应用,及其结构、工作原理,以及板式蒸发式冷凝器中冷凝板片组的结构、制造.板式蒸发式冷凝器引进先进技术、开发研制成产品，且成功投入工业运用，但是，从传热上冷凝板片组的传热传质、填料层的二次传热传质与喷淋水、空气参数、环境参数均相关，因此，整体热特性极其复杂，其理论研究还有很大发展空间;结构上:提高设备的工作压力，增加应用范围;应用上:水平管式蒸发式冷凝器的应用领域已经展拓到电力、石油、化工、轻工、食品、制药等领域，板式蒸发式冷凝器更具优势:传热效率提高、节水、节能、降耗、方便清垢等，“以板代管”是可以预期的必然趋势。
  • 摘要：TEMA是目前国际上影响力最大的换热器标准,目前最新版为第九版(2007).而国内流行最广的是TEMA第七版(1988)的中文译本.由于在设计人员在设计时普遍参考1988版,辅之以2007版.因此有必要对1988版中文译本中的一些翻译错误进行纠正.TEMA标准是由美国列管式换热器制造商协会技术委员会编制，用于列管式换热器设计、制造和检验等的标准，是目前国际上影响力最大的换热器标准。各个国家的换热器标准多参考TEMA编制。目前TEMA最新版为第九版(2007)，国内最新的中文译本是1997年由原化工部第二设计院针对TEMA第七版(1988)翻译的版本。目前国内尚无针对TEMA第九版的完整译文。
  • 摘要：本文应用有限元的方法对换热管与管板液压胀接的过程进行了数值模拟,获得了换热管胀接接头残余应力及换热管表面残余接触压力分布情况,以及胀接过程影响因素分析,并将数值模拟的结果与实验结果进行了比较,误差在20％以内.同时,对胀接过程的影响因素进行了分析,可以指导传统的实物试验.rn 对于换热管与管板液压胀接有限元模拟的研究。可得到如下结论:(1)有限元方法可实现胀接过程的模拟，模拟结果与实验结果的误差在20%左右，模拟结果的准确性依赖于换热管与管板材料实际的力学性能参数。有限元模型的计算结果对于胀接过程胀接压力的选取起到一定的指导意义。(2)在标准要求的管孔大小范围内，管孔间隙越小，满足标准要求最小平均残余接触压力所需的胀接压力越小。(3)管板厚度增加，管板的强度和刚度增大，满足标准要求最小平均残余接触压力所需的胀接压力也需要增加。
  • 摘要：管壳式换热器(以下简称换热器)是化工及石油化工生产装置中应用最为广泛的工艺设备之一.本文介绍了固定管板换热器不兼做法兰型式的管板压差设计方法.通过对GB151以及ASME VⅢ-1中换热器按压差计算方法的分析比较以及算例计算,得出按GB151以及ASME VⅢ-1压差计算方法设计出的管板厚度基本相当,并且相比不按压差设计的管板,按压差设计的管板厚度能够显著降低.此为广大的工程技术人员运用压差设计方法进行换热器,特别是高压换热器的设计提供了有益的参考.rn 在石油化工、煤化工装置日趋大型化，化工工艺日益先进的今天，对于高压换热器，如果工艺操作条件能保持换热器管壳程压差不超过一定值，按压差设计法设计换热器不仅能大大地减少换热器的管板用料，而且能提高换热器结构合理性，避免管板过于笨重。有效地降低工程建设成本对工程建设有着较大的实用价值。
  • 摘要：目前，一石油天然气公司石化厂委托某厂为其制造8台脱前原油-初顶油汽换热器，此种换热器是常减压蒸馏装置中的重要设备之一。这8台换热器首次将螺旋折流板结构与钛制U型管束结构相结合，在保证传热效率的同时使其壳程压降降低20%，壳程膜传热系数提高20%，综合传热能力提高10%;通过制定合理的焊接工艺及焊接措施满足产品的实际生产要求。TA1常用于强腐蚀性环境的设备,其具有极高的化学活性,加热时极易吸收周围的氧、氮、氢等杂质,从而影响其性能.通过焊接工艺评定,选择合适的焊接参数,制定合理的焊接工艺方案,以确保产品质量满足设计使用要求.实践证明，钛制造时注意保持车间清洁，焊接时母材表面清洁，焊接过程中注意焊缝保护，合理控制施焊线能量，道间温度，结合其焊缝成型特点调整施焊工艺，可获得较好的质量，可以满足设计及使用要求。
  • 摘要：五氟乙烷(R125)工艺流程中的汽化器是以镍基合金N06600为管程材料的双管板换热器.本文内容包括管箱N06600/16MnDR复合板的焊接,管板电渣带极堆焊N06600,换热管与管板焊接工艺和双管板的液压胀接工艺.汽化器是换热面积只有33m2的小型换热器，但它集合了双管板结构和镍基合金焊接于一体。在焊接上涉及镍基合金N06600的复合板焊接，管板堆焊，换热管与管板焊接等关键焊接点。在组装上涉及双管板胀接，要求胀接一次成功。通过焊接工艺评定和胀接试验，解决了汽化器焊接和胀接课题。
  • 摘要：管束组装是固定管板式换热器制造的核心.生产中,针对不同设计条件及应用领域的固定管板式换热器的管束有不同的组装方法.以甲醇合成塔及CO2汽提塔两种典型设备为例,介绍了实际制造中管束的组装过程.rn 换热设备是化工、炼油、食品、轻工、能源、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在工业生产中，换热设备主要作用是使能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程的需要。换热设备有多种多样的形式，每种结构形式的换热设备都有其本身的结构特点和工作特性。换热器选型时需要考虑因素很多，主要包括流体的性质、压力、温度、压降及其可允许的范围;对清洗、维修的要求;材料价格及制造成本;动力消耗费;现场安装和检修的方便程度;壁面工作温度;使用寿命和可靠性等。管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛的应用。根据其结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类.rn 实际生产中，不同用途的换热器根据工艺条件、设计参数及设备尺寸等方面的要求限制，有不同的制造工艺，下面以甲醇项目中的主要设备甲醇合成塔和尿素四大件中的主要设备之-CO2汽提塔的管束组装为例。综上所述，相似机构的固定管板式换热器在制造过程中也有不同的组装方法。生产中需要根据实际要求、设计要求、设备特点及生产能力等多方综合考虑，选择一种最佳的制造工艺以使达到资源配置的最优效果。
  • 摘要：蛇管换热器是一种简单的换热设备，它属于管壳式换热器的一种，其传热面是弯曲成平板或圆柱的蛇形管子来充当。由于结构简单，空间紧凑，且能承受一定的高压，常用于高压流体的冷却以及反应器的传热元件中，用于检测装置内气体和液体化验取样冷却等。本文是针对某公司承揽某石化项目中液苯取样换热器S31803双相不锈钢蛇管的制造工艺过程进行了系统的介绍。rn 阐述了某石化装置中液苯取样换热器蛇管的制造工艺.通过设计和制作盘管胎具以及模拟试验件的制作,对双相不锈钢蛇管成型过程做了具体阐述和要求,并通过检查和试验确定方案的可行性,为今后批量生产奠定基础.对S31803蛇管成型的关键工艺和制作方案进行详细的阐述，并提出一些要求，通过对模拟试验240件成型后进行的外观尺寸检查、无损检测和取样分析检测和试验，各项性能指标均达到相应标准和技术条件要求，验证了蛇管成型方案的可行性，为今后制造类似的蛇管提供一定的经验借鉴。
  • 摘要：某丙烯腈厂甲甲酯装置是由德国公司提供的技术建造的，其中哈氏合金C22酞胺加热器使用10个月即发生破裂泄漏，每次焊补修复后20天就又发生泄漏，运行仅一年时间不得不更换.rn 为弄清损伤破裂的形式、性质、原因，提出修复和改进技术，开展了相关试验分析工作，并全程参与修复及改造。本文侧重探讨修复及改造技术。该工作对甲甲酯装置的建造和运行具有重要参考价值。本文对甲甲酯装置哈氏合金C22盘管式酰胺加热器短时间内发生的严重腐蚀损伤形式、位置及成因进行了试验分析.指出焊接热引起的富Cr、Mo相(碳化物及金属间化合物)析出是引起严重腐蚀的主要因素,变形与冲刷加速腐蚀,提出了可行的修复技术,对焊后固溶处理的必要性及相关技术进行试验论证.综合上述试验看出，经过焊后固溶处理，C22管焊接接头区成分、组织的均匀性得到根本改善。从硬度试验看，固溶对消除冷变形的影响也有很大好处。
  • 摘要：热电发电技术能够将余热、废热转换为高品位的电能,节约燃料又降低了对环境的热污染,具有广泛的应用前景.尾气热交换器是汽车废热热电发电系统的关键部件,在热电材料转换效率一定时最大程度的决定了发电功率,其发展从早期的光管空冷发展到了冷却水水冷的增加翅片强化传热腔体结构,再到目前最新的冷却液冷却的折叠翅片式筒状结构,逐步增加了与热电材料、尾气热物理状态和发动机性能的匹配,使得发电效率与容量逐渐增加,逐渐接近正式实际应用.rn 用于汽车尾气热电发电的热交换器，需要结合热电材料进展、发动机与整车性能和热电转换效率进一步研究，其发展趋势主要有以下方面:紧凑式高热流密度的热交换器;热交换器与发动机乃至整车的匹配机制与实现;尾气热交换器产生的流动阻力，相当于增加了发动机的背压，影响了发动机乃至整车动力性能的影响;热交换器的耐振动、耐高温、耐腐蚀、不易堵塞和耐烟尘颗粒冲击等性能;在热负荷、噪音、振动等方面尾气热交换器与整车系统级别的整合与优化;热交换器与环状热电器件匹配与研究。
  • 摘要：随着现代工业的高速发展及世界能源危机的不断加剧,各国对具有高效传热能力的各种新型高效节能换热器的研究从未停止过.结构更紧凑、传热效率更高是新型换热器的发展方向,也是研究人员的最终研究目的,更是在严峻的能源短缺形势下的迫切需要.本文基于宋虎堂等人开发出的一种新型蜂窝紧凑结构螺旋板换热器,通过对螺旋板换热器等紧凑式换热器和该新型换热器在结构特点等方面的比较,阐述了蜂窝螺旋板换热器的创新点及研究进展,并就其良好的应用前景进行了一定的分析,最后笔者提出一种叠蜂窝结构,，但其传热等特性有待于进一步研究。rn 在工业生产特别是过程工业生产中，工艺介质往往需要加热或冷却，换热器(Heat Exchanger )正是用来完成该工艺的设备。换热器即热量交换器，其主要作用是通过不同流道内(不可混合类的介质)冷、热介质的热量交换使流体温度达到工艺流程所规定的指标，来满足实际生产工艺的要求。紧凑型换热器不一定是小质量、小体积的，它的衡量标准是具有较高的比表面积、较大的传热单元(NTU)以及高效的传热特性。
  • 摘要：高压加热器是电站汽轮机回热系统中的关键辅机设备，对提高锅炉运行的经济性具有十分重要的作用。蛇形管高压加热器是提高大型电站回热效率的一种新型加热器.针对目前没有标准对蛇形管高压加热器中蛇形管固有频率进行计算的问题,对蛇形管固有频率计算时应采用的方法进行探讨.针对蛇形管高压加热器蛇形管的固有频率计算，目前并没有相关的研究和标准。计算蛇形管的固有频率最直接的方法是采用整体计算方法，各元件分开计算固有频率得到的结果与整体计算时相差不大，即认为采用分元件计算的方法是可行的。从方法的易用性来说，采用GB151的整体计算方法较采用TEMA标准的分元件方法要麻烦一些。如果采用分元件计算方法，即将蛇形管分成几个结构相对固定的基本元件，只要计算得到这几个基本元件的频率常数图，后续在工程设计时即可通过查图的方式来快速获得蛇形管的固有频率。
  • 摘要：油冷却器作为热交换器的一种，广泛用于塑料机械、工程机械、螺杆压缩机等轻工、化工、冶金、矿山机械设备的液压系统中，主要功能是保障液压油处在合理的工作温度范围之内。高效的油冷却器能够有效地提高机械设备的可靠性、保障液压系统的正常运行，同时油冷却器的高效性、紧凑性也是实现设备小型化发展的必然要求之一.rn 本文提出了一种基于传热成本的油冷却器传热强化评价方法,运用油冷却器热尺寸KA综合考虑不同强化传热方式的实际效果,同时有效剔除因操作条件不同导致传热温差不同对热流量的影响,能够有效评价不同类型油冷却器的传热强化性能.油冷却器单位热尺寸制造成本进一步综合考虑传热能力与制造成本,对工程设计制造及选用过程中实现传热成本最低化提供理论指导.将该评价方法应用在4台不同结构油冷却器实验研究中,结果表明,铝叠片式油冷却器传热成本低于螺旋折流板油冷却器,可通过减小壳程流通面积等方式进一步实现传热成本的最小化.
  • 摘要：气化器是LNG接收站关键工艺设备之一,而中间介质气化器又是很多接收站的首选,本文从工作原理、结构、传热、选材、强度计算及制造等方面对国内设计制造的首套大型LNG接收站中间介质气化器进行了介绍.对气化器的工作原理、结构、传热、了国内首套大型LNG接收站中间介质气化器。选材、强度分析及制造等方面进行全面研究，开发出装时安同通过对三种ORV、方便、运行经济安全。SCV.IFV类型的气化器分析比较，选用IFV做为气化器是合理的，国内将会有很多LNG接收站项目建设，会得到广泛应用，为国家节约大量外汇。该气化器的工作环境是高压(LNG侧设计压力15.6MPa )、低温(LNG侧设计温度-170°C)，需耐海水腐蚀。钛在海水中有优异的耐腐蚀性能，因此该气化器与海水接触的换热管及筒体，采用纯钛或钛复合材料。与LNG及NG接触的换热管及壳体选用304不锈钢。整台气化器的选材既能承受海水腐蚀又能承受低温，集中体现了安全性和经济性的统一。
  • 摘要：本文利用ANSYS CFX建立了换热器管束的有限元模型,计算了管束附加质量系数.将计算结果与实验结果进行了对比,验证了模型的可靠性.通过改变模型的某些参数,对中心管的附加质量系数的影响因素进行了研究,得出中心管周围管子数量、中心管振动方向、中心管的固有频率对其附加质量系数没有影响.在计算换热器管束附加质量系数时,在同一流体环境下,仅需考虑管束的排布方式和节径比.标准中的附加质量系数曲线具有普适性.

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