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圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性
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作者 薄守石 桑文蓉 +2 位作者 徐子涵 孙兰义 郝兆龙 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期62-69,共8页
为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分... 为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。 展开更多
关键词 管式换热器 圆管 扁形管 液膜厚度 数值模拟 流体体积法
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FLNG绕管式换热器晃动实验分析 被引量:11
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作者 朱建鲁 常学煜 +6 位作者 韩辉 李玉星 孙崇正 董龙飞 杨洁 陈杰 曾伟平 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期3358-3367,共10页
浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置。由于FLNG装置海上作业的特殊环境,FLNG液化工艺不仅要实现最基本的天然气液化功能,还需考虑海上恶劣的环境条件对FLNG液化工艺的影响。海洋... 浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置。由于FLNG装置海上作业的特殊环境,FLNG液化工艺不仅要实现最基本的天然气液化功能,还需考虑海上恶劣的环境条件对FLNG液化工艺的影响。海洋中海浪的波动对液化系统中的关键设备——换热器影响较大。为了研究绕管式换热器在海上晃荡条件下的性能,通过建立双混合制冷剂液化工艺小试实验装置,进行绕管式换热器实验装置的晃动实验。结果表明实验装置晃动时,节流阀节流前压力降低,节流后压力升高,节流阀的节流效果变差,绕管式换热器换热效果变差。换热器的换热效果受到晃动的方向和FLNG中设备安装方向的耦合影响,倾斜工况下换热器换热效果受影响最大,受横摇影响较纵摇影响大。 展开更多
关键词 实验验证 晃荡 管式换热器 LNG-FPSO 天然气 液化 气液两相流
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绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟 被引量:12
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作者 李剑锐 陈杰 +4 位作者 浦晖 李恩道 丁国良 庄大伟 胡海涛 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期40-49,共10页
为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力... 为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。将数值模拟结果与已有文献中实验数据进行了对比,结果显示89%的模拟数据与实验数据偏差不超过25%;模拟结果与实验数据吻合较好。基于提出的模型,对不同工况下的绕管式换热器壳侧降膜蒸发传热传质规律进行了分析。 展开更多
关键词 管式换热器 两相流 液膜 相变 数值模拟
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绕管式换热器的结构形式分析及应用前景 被引量:40
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作者 吴金星 李亚飞 +2 位作者 张灿灿 王力 许克 《压力容器》 2014年第2期38-42,共5页
介绍绕管式换热器的基本结构和性能特点,综述国内外绕管式换热器中绕管的结构发展状况,重点阐述了绕管的表面形态和缠绕方式,结合国内外学者的试验和模拟研究结果,说明不同绕管换热器的技术特性,并展望绕管式换热器的应用前景。
关键词 绕管 管式换热器 强化传热 螺旋流
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板管式换热器背板温度场和传热研究 被引量:6
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作者 陈林辉 田怀璋 +2 位作者 王石 易佳婷 伍志辉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期45-48,共4页
以背板为控制容积,将背板的自然对流和辐射传热视为热汇,建立了板管式换热器数学模型.引入一个导热因子来考虑背板导热对盘管换热的影响,先求解盘管的换热量和温度,然后采用亚松弛法迭代求解背板的温度场和传热量.在23个工况下将板管式... 以背板为控制容积,将背板的自然对流和辐射传热视为热汇,建立了板管式换热器数学模型.引入一个导热因子来考虑背板导热对盘管换热的影响,先求解盘管的换热量和温度,然后采用亚松弛法迭代求解背板的温度场和传热量.在23个工况下将板管式冷凝器和冷凝管的模型传热量和温度场的计算值与实验值进行了比较,发现模型传热量的预测误差在10%以内,背板温度场的计算平均误差为2 5℃,表明模型合理,而且具有较高的精度.该思路和方法可用于求解耦合导热、自然对流和辐射的非等温平板传热问题. 展开更多
关键词 管式换热器 非等温平板 仿真计算
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应用遗传算法优化设计壳管式换热器 被引量:6
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作者 李夔宁 张继广 +1 位作者 李进 郭军峰 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期97-102,共6页
针对壳管式换热器传统设计方法繁杂且结果又不能满足最佳经济费用的缺点,引入遗传算法对壳管式换热器进行设计。建立了相应的数学模型并以设备总费用为目标函数,对换热器进行优化设计。利用遗传算法智能及多点搜索等特性,不断地迭代优... 针对壳管式换热器传统设计方法繁杂且结果又不能满足最佳经济费用的缺点,引入遗传算法对壳管式换热器进行设计。建立了相应的数学模型并以设备总费用为目标函数,对换热器进行优化设计。利用遗传算法智能及多点搜索等特性,不断地迭代优化变量,在优化变量值和约束条件范围内,得到最小目标函数的设计结果。采用了2个实际算例进行测试,结果显示在满足换热性能的前提下,优化后总费用都有降低,降幅分别为18.2%,7.98%。 展开更多
关键词 遗传算法 优化 费用 管式换热器
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管式换热器分布参数模型的分段线性化方法研究 被引量:11
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作者 周少祥 胡三高 宋之平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期123-125,131,共4页
管式换热器动态过程分布参数模型的解析求解是比较困难的,分段线性化是近似求解的有效办法。对不同扰动因素,各段之间的连接方式不同,不能简单处理成串联结构,否则将导致错误的结果。对于入口温度扰动,各段之间的联系为串联结构;对流量... 管式换热器动态过程分布参数模型的解析求解是比较困难的,分段线性化是近似求解的有效办法。对不同扰动因素,各段之间的连接方式不同,不能简单处理成串联结构,否则将导致错误的结果。对于入口温度扰动,各段之间的联系为串联结构;对流量和加热量扰动,由于这些扰动在系统空间上具有同时性,因此各段之间的联系为串并联结构。该文针对三种不同扰动,分别推导出分段线性化的总传递函数的形式,并证明当分段数量趋于无穷大时,其结果与分布参数模型的解析解完全相同,从而也证明了可以通过提高分段数量改善仿真计算结果的精度。该文进行了实例仿真计算,主要针对温度和加热量扰动进行,仿真结果很好地验证了理论分析。 展开更多
关键词 管式换热器 分布参数模型 分段线性化方法
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大型绕管式换热器气液均布器流体分配特性试验研究 被引量:6
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作者 张晓慧 花亦怀 +1 位作者 苏清博 姜益强 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第8期1-6,48,共7页
针对LNG/FLNG大型绕管式换热器壳侧空间气液两相流体不均匀性造成的换热性能衰减问题,提出了一种适用于大型绕管式换热器的环管式均布器,并设计搭建了均布特性研究试验平台,研究不同流动条件下,沿径向、周向每个通道流量的比例系数和离... 针对LNG/FLNG大型绕管式换热器壳侧空间气液两相流体不均匀性造成的换热性能衰减问题,提出了一种适用于大型绕管式换热器的环管式均布器,并设计搭建了均布特性研究试验平台,研究不同流动条件下,沿径向、周向每个通道流量的比例系数和离散系数,并对有无均布器条件下的流体分配情况进行了对比。结果表明,流体分布随着流量增大而更加均匀,气相分布均匀性优于液相,气液两相周向分布均匀,径向分布由内至外两相质量流量逐渐减少,最内圈流量约为外圈流量的1.2倍,两相体积流量由内至外有所增大,最外圈流量约为内圈流量的1.5倍;放置均布器后,两相体积流量离散系数最大可以减小64%,两相质量流量离散系数最大可以减小57%。研究成果可为LNG/FLNG大型绕管式换热器均布器结构设计提供参考,有利于进一步提高均布效果。 展开更多
关键词 管式换热器 气液均布 试验研究 壳侧 流体分配
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多面折流片用于管式换热器内的强化传热性能 被引量:7
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作者 曹振恒 闫红文 +2 位作者 刘树繁 高晓明 付峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期361-364,共4页
设计和制作了一种新型传热强化元件——多面折流片,用于管式换热器管内的传热强化。初步测定了两种尺寸结构的折流片强化后换热器管内的对流传热努塞尔数、阻力损失、综合性能评价因子与雷诺数的关系,并与空白实验相对照,实验表明:多面... 设计和制作了一种新型传热强化元件——多面折流片,用于管式换热器管内的传热强化。初步测定了两种尺寸结构的折流片强化后换热器管内的对流传热努塞尔数、阻力损失、综合性能评价因子与雷诺数的关系,并与空白实验相对照,实验表明:多面折流片能明显改善管式换热器的传热性能,可使管内对流传热系数提高55%~100%,强化效果与多面折流片的结构参数有关。折流片145的综合性能评价因子在实验范围内均大于1,在Re=20000~21000时,ηmax=1.156,与无强化时相比,换热器的综合性能得到了明显改善。 展开更多
关键词 多面折流片 场协同 综合性能评价因子 管式换热器 内强化
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插入内构件管式换热器压降特性研究 被引量:3
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作者 任国瑜 初广文 +2 位作者 邹海魁 向阳 陈建峰 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期763-769,共7页
实验研究了安装有7种不同类型(小方槽、大方槽、平板、45°平板、小叉、半圆、三角)扰流内构件的管式换热器气相压降特性。研究结果表明,当气速小于某一特定值时,压降随着气速的增大而缓慢增加;当气速大于某一特定值时,压降随着气... 实验研究了安装有7种不同类型(小方槽、大方槽、平板、45°平板、小叉、半圆、三角)扰流内构件的管式换热器气相压降特性。研究结果表明,当气速小于某一特定值时,压降随着气速的增大而缓慢增加;当气速大于某一特定值时,压降随着气速的增大而明显增加。插入扰流内构件时,压降随着插入的扰流内构件数量增加而增大。其中,在相同条件下将平板结构的内构件扭转45°后压降相对降低,具有进一步深入研究的价值。根据实验数据,运用多元线性回归方法拟合得到了相应的压降关联式,以便于比较安装有不同结构内构件时雷诺数对管式换热器压降特性的影响程度,所拟合的压降关联式误差在±15%范围内。 展开更多
关键词 管式换热器 内构件 关联式 压降
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抛管式换热器应用于海水源热泵系统实例分析 被引量:5
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作者 王晓东 由世俊 俞洁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1105-1110,共6页
针对海水源热泵应用中存在的海水直接进入机组的腐蚀及冬季海水温度过低直接进入热泵机组发生冻结的问题,该文提出将抛管式换热器应用于海水源热泵系统中,对系统进行简要介绍,建立确定换热器结构的数学模型。结合典型工程实例,对采用抛... 针对海水源热泵应用中存在的海水直接进入机组的腐蚀及冬季海水温度过低直接进入热泵机组发生冻结的问题,该文提出将抛管式换热器应用于海水源热泵系统中,对系统进行简要介绍,建立确定换热器结构的数学模型。结合典型工程实例,对采用抛管式换热器、采用中间换热器与直接式海水源热泵系统3种方案进行经济性和环保效益的比较,得出采用抛管式换热器的海水源热泵系统在经济效益及环保效益方面均优于其他2种方案。 展开更多
关键词 海水源热泵系统 管式换热器 等年值法 经济效益 环保效益
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混合扰流内构件管式换热器传热性能研究 被引量:3
12
作者 任国瑜 李健 +2 位作者 亢玉红 王静波 高甜 《应用化工》 CAS CSCD 2014年第S2期80-83,共4页
以水蒸汽-空气为介质,研究了管内安装有单一内构件和混合排列的内构件管式换热器的传热性能及压降特性。结果表明,BT&BSS-型混合内构件与BT-型相比,换热器努赛尔准数Nu和压降分别降低约6. 2%和17. 0%。HC&BSS-型混合内构件与HC... 以水蒸汽-空气为介质,研究了管内安装有单一内构件和混合排列的内构件管式换热器的传热性能及压降特性。结果表明,BT&BSS-型混合内构件与BT-型相比,换热器努赛尔准数Nu和压降分别降低约6. 2%和17. 0%。HC&BSS-型混合内构件与HC-型相比,努赛尔准数Nu和压降分别降低约13. 0%和11. 4%。对于尺寸较大的三角内构件,混合安装后,换热器传热性能降低较小,但是压降可大幅度降低,达到高效节能的效果。 展开更多
关键词 混合内构件 传热 压降 管式换热器
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列管式换热器遗传算法的优化设计 被引量:9
13
作者 商建平 俞树荣 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第1期63-66,共4页
应用遗传算法对列管式换热器进行优化设计,并通过分析列管式换热器数学模型的自由度,给出了能保证各变量独立的决策变量确定方法,以及根据经济指标确定出适应度函数.结果表明,采用遗传算法比传统的优化设计方法更准确、有效.
关键词 管式换热器 遗传算法 优化设计 决策变量 适应度函数
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横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究 被引量:5
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作者 李玉星 刘亮 +3 位作者 王少炜 朱建鲁 韩辉 孙崇正 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期184-191,共8页
绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与... 绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热系数和平均换热系数。研究结果表明,在水平静止状态下,椭圆截面正弦波管的换热能力高于圆管。在横摇运动状态下,横摇最大倾斜角对椭圆截面正弦波管换热性能最恶劣时刻的周向局部换热系数影响较小,横摇周期对其几乎无影响;横摇时间、最大倾斜角和周期对圆管与椭圆截面正弦波管周向平均换热系数均无影响。对比分析表明,椭圆截面的抗晃荡能力稍逊于圆管,但晃荡工况下其换热性能仍高于圆管。本文研究结果对绕管式换热器的设计与性能优化具有一定参考价值。 展开更多
关键词 FLNG 管式换热器 圆管 椭圆截面正弦波管 换热系数 降膜流动 数值模拟 横摇工况
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绕管式换热器壳侧流动及传热模拟与实验研究 被引量:5
15
作者 吴金星 刘少林 彭旭 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期77-82,共6页
针对绕管式换热器的结构参数,建立不同管径(6 mm<d0<14 mm)、不同层间距(2 mm<S2<4.5 mm)和不同轴向间距(2 mm<Z<14 mm)的绕管式换热器的两层绕管几何模型.以水为换热介质,应用Fluent中Realizable k-ε湍流模型对绕... 针对绕管式换热器的结构参数,建立不同管径(6 mm<d0<14 mm)、不同层间距(2 mm<S2<4.5 mm)和不同轴向间距(2 mm<Z<14 mm)的绕管式换热器的两层绕管几何模型.以水为换热介质,应用Fluent中Realizable k-ε湍流模型对绕管式换热器的壳侧流体的流动及换热特性进行了数值模拟,分析了管径、层间距和轴向间距对努赛尔数、场协同数、损失率和综合换热性能评价因子的影响.结合数值模型制作了实验模型并开展了性能测试,将测得的实验数据和模拟结果进行了对比,结果表明,在研究范围内,当管径为6 mm、层间距为3.5 mm、轴向间距为14 mm时,综合换热性能评价因子有最大值,温度差值、压力降模拟结果与实验数据相差1~4℃、0.8~1.2 kPa. 展开更多
关键词 管式换热器 强化换热 数值模拟 换热性能评价
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绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析 被引量:7
16
作者 何娜 陈永东 +2 位作者 俞树荣 周秀芝 于改革 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第5期55-62,共8页
为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流... 为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流动工况对绕管式换热器的传热性能有显著影响;对于液体降膜流,传热膜系数随着雷诺数增大而增大,同时相同雷诺数时,随着换热管管层下降传热膜系数逐减减小;当液相入口温度升高时,传热膜系数增大,液相入口温度升高0.2 K时,平均传热膜系数升高约15%;当管壁温度与饱和温度间的温差较小时,升高管壁温度传热膜系数有明显增加,当管壁温度与饱和温度温差较大时,传热膜系数变化不显著。对于丙烷,工作压力增大时,液体降膜流的传热膜系数减小,当工作压力从0.2 MPa增大到0.3 MPa时,传热膜系数降低10%~15%,当工作压力从0.3 MPa增大到0.4 MPa时,传热膜系数降低约5%。所得结果可为绕管式换热器工艺设计提供参考。 展开更多
关键词 管式换热器 液体降膜流 传热特性 数值模拟
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基于U形管式换热器的优化设计研究 被引量:8
17
作者 李云花 骆晓玲 《液压与气动》 北大核心 2006年第6期69-70,共2页
文章简要介绍了U形管式换热器及其换热管的排列形式和原则;运用MATLAB做出了直径在400mm^2000mm范围内的布管数、管板厚度以及换热面积的变化趋势图,拟合出各自的变化曲线,并得出最优值。文章的设计与研究对于U形管式换热器的工程设计... 文章简要介绍了U形管式换热器及其换热管的排列形式和原则;运用MATLAB做出了直径在400mm^2000mm范围内的布管数、管板厚度以及换热面积的变化趋势图,拟合出各自的变化曲线,并得出最优值。文章的设计与研究对于U形管式换热器的工程设计具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 U形管式换热器 换热 优化设计
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GB151中U形管式换热器管板设计方法的改进 被引量:5
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作者 薛明德 李世玉 《压力容器》 1997年第4期31-38,共8页
文章介绍了即将纳入GB151-××新版标准的U形管式换热器管板的设计方法及其原理,同时给出了按新旧标准方法计算的对比结果。
关键词 标准 换热 管板 设计 管式换热器 力学模型
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多股流绕管式换热器的管束排布及传热计算 被引量:5
19
作者 欧阳新萍 秦洁 +4 位作者 薛林锋 白桦 夏荣鑫 赵加普 李思思 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期39-45,共7页
多股流绕管式换热器的结构复杂,传热计算的难度较大。常见的计算方法是根据一些假定条件建立计算模型、进行数值求解,这种计算方法较复杂,不适合工程计算。而一些能用于工程计算的简便解析计算方法则存在迭代计算复杂、应用范围受限的... 多股流绕管式换热器的结构复杂,传热计算的难度较大。常见的计算方法是根据一些假定条件建立计算模型、进行数值求解,这种计算方法较复杂,不适合工程计算。而一些能用于工程计算的简便解析计算方法则存在迭代计算复杂、应用范围受限的缺点。本文列举了几种典型的多股流绕管式换热器的管束排列结构,分析了各自的结构特点;给出了多股流换热器的管板结构及相应的流体进出口接管方式,分析了各自的优缺点及应用场合。针对两种常规的多股流管束排列结构,即各股管程流体分层排布和同层排布,分别给出了适应于工程应用的简便传热计算方法。这两种计算方法将复杂的多股流绕管式换热器的计算分解为多个管程单股流绕管式换热器的计算,简化了计算过程。 展开更多
关键词 传热 管式换热器 多股流 管束排布 传热计算
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无管板列管式换热器的结构及传热研究
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作者 靳士兰 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2005年第2期62-65,共4页
针对列管式换热器壳程传热膜系数较低、高流速时易产生流体诱发振动、管板与换热管之间存在间隙腐蚀的实际情况,提出了一种无管板列管式换热器结构.该结构提高了壳程的传热膜系数,解决了间隙腐蚀的问题,减小了壳程流体的流动阻力和流体... 针对列管式换热器壳程传热膜系数较低、高流速时易产生流体诱发振动、管板与换热管之间存在间隙腐蚀的实际情况,提出了一种无管板列管式换热器结构.该结构提高了壳程的传热膜系数,解决了间隙腐蚀的问题,减小了壳程流体的流动阻力和流体诱发振动,为列管式换热器的结构改造提供了好的形式. 展开更多
关键词 管式换热器 管板 换热 间隙腐蚀
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