壳管式换热器强化传热技术研究进展

从传热过程方程式出发,分析了强化传热的主要方法,并详细介绍了壳管式换热器管程和壳程各种强化技术和强化传热机理的研究进展,为壳管式换热器高效换热的方法研究提供了一定的参考。     

舰船集成式换热器壳程流场数值模拟

由于受尺寸重量限制,舰船换热器对集成优化设计水平要求较高。为实现这一目标,在设计中经常同时采用数值模拟和试验验证2种方法,特别是数值模拟由于其具有高效、精准和低成本优势,使得其在换热器设计中应用越来越广泛。本文在对某型集成式换热器合理简化基础上,构建了相应的数值分析耦合传热模型,完成了换热器壳程流场和温度场数值仿真,仿真结果显示换热器流动区域中换热比较均匀,折流板强化换热效果显著,但其也相应增加了壳程流动阻力。本文研究为换热器性能进一步提升奠定了良好的技术基础。     

高压板壳式换热器板片强度分析

针对高压板壳式换热器的耐压问题,建立板壳式换热器耐压核心元件换热板片在高压下的受力计算模型,利用SolidWorks计算模块,对不同型式板片在高压下的应力情况进行数值计算。利用计算结果,设计出1型针对该高压情况的换热板片,形成1台耐高压的板壳式换热器。通过压力试验,验证了该板壳式换热器的耐压性能及所构建理论计算模型的正确性。     

适用船舶自流冷却系统中冷却器的工程设计研究

针对船舶自流冷却系统对冷却器要求的特点,对各种间壁式换热器的优缺点进行了分析,并结合热工理论计算,确定了冷却器宜采用小管径换热管的钛合金管壳式换热器,获得了小管径换热管数量与不同航速、冷却流体流动状态的设计关系,且基于热工计算结果表明了结构优化方向。采用 CFD技术对两管程流体流场进行了数值模拟优化分析,获得了后端管箱封头a/b的最佳值。实船工程试验结果验证了本文分析设计和优化方法的可靠性。     

CFD仿真分析在换热器设计中的应用

用于化学激光器尾气降温的换热器对流动阻力要求非常苛刻,因此本文用CFD方法对换热器初步设计方案的可行性进行验证.建立了换热器CFD计算模型,采用标准k-ω两方程湍流模型对换热器的湍流流动和换热进行了仿真计算.仿真结果表明,压力降远低于允许值,初步设计方案可行,但是换热效果稍差,建议适当减小管间距,既充分利用流动阻力的许用值,又增强换热效果.     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明:随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

双螺旋折流板换热器最佳螺旋角的研究

为了研究换热器的传热性能与双螺旋折流板换热器的螺旋角的关系，通过建立多个不同螺旋角的管壳式换热器模型，运用数值计算的技术手段对其进行模拟，并对其数值模拟结果进行对比分析。结果表明：双螺旋折流板换热器存在最佳螺旋角使得换热器的换热性能最优。相同换热器结构的条件下，壳程进口流量对双螺旋折流板换热器的最佳螺旋角没有影响。随着壳径的增大，双螺旋折流板式换热器的最佳螺旋角有下降趋势。     

基于SWLSTM的换热器在线性能预测

换热器是一种把热量从一种介质传递到另一种介质的装置。由于换热表面污垢的存在,换热器的性能随着时间的推移而恶化。为了保持换热器的高效率,有必要定期对换热器的性能进行评估,在线监测的工艺参数能够帮助对换热器换热性能进行预测。本文利用温度和流量等参数计算表征换热器性能相关的指标,并基于共享权重长短时记忆网络（SWLSTM）建立预测模型,利用历史运行数据对其进行训练。通过与验证数据比较,验证了所建立模型预测的高精度和快速性;同时与传统神经网络模型进行比较,可见本模型在预测精度的优越性。通过换热性能参数的预测,能够合理规划停机清洗时间,降低成本。     

船舶柴油机热管换热器的设计计算

本文讨论了热管换热器设计计算的一般方法，编制了以换热面积最小为优化目标的电算程序，并对６１６０型船用柴油机冷却系统热管换热器进行了实例设计和分析。     

流体扰动对不同排列方式下翅片套管换热器换热性能的影响

翅片排列方式影响换热器的换热系数．以翅片排列顺序不同的错列式和直列式翅片换热器作为研究对象,采用数值分析手段,分析并比较不同翅片排列方式的套管换热器与光管换热器的换热系数．研究结果表明,翅片换热器换热系数比光管套管换热器换热系数分别提高了87.8％与98.2％,同时压降分别增加了35.1％和37.6％．错列式翅片换热器比直列式翅片换热器换热系数提高了5.2％．     

风冷热泵冷热水机组的稳态模拟和试验研究

建立了风冷热泵冷热水机组的稳态模型,并在试验台上进行了试验验证,系统在制冷和制热两种模式下运行,模拟值和试验值吻合良好,试验结果表明合理设计的过冷段换热器可以使冷凝器出口制冷剂产生一定的过冷度,并且在制热模式下融化一部分风侧换热器底部的结冰.     

有机朗肯循环系统中管壳式换热器选型

本文介绍了有机朗肯循环(ORC)系统中标准系列化管壳式换热器选型的方法,该方法以实例为出发点,依托理论计算,高效准确的选择出符合要求的换热器。     

船舶柴油机超低温排烟余热锅炉的设计

余热锅炉是船舶主机余热利用系统中的重要设备。为了综合利用船舶主机余热,文章结合船舶主机的特点以及传统余热锅炉的设计方法,以哈尔滨工程大学船舶柴油机余热利用系统中应用的三压式超低温排烟余热锅炉为例,给出一种新型船舶柴油机超低温排烟余热锅炉的设计方法和特点。定量分析比较了采用大小管径对锅炉整体质量尺寸的影响,结果显示,小管径在质量、尺寸上表现优越,适合在船舶动力系统中使用。此外,还推导出余热锅炉受热面采用螺旋翅片管时换热面积及烟道流通面积的计算公式,并提出受热面管束6种错列布置方式,可供相关行业参考。     

基于有机郎肯循环系统的管壳式与板式换热器比较

阐述了管壳式与板式换热器的基本形式以及各自的特点,并针对有机郎肯循环(ORC)系统的特点,比较了管壳式换热器和板式换热器的结构性能,为ORC系统中换热器选型提供参考。     

船用滑油冷却器运行性能分析及流致振动研究

为研究船用滑油冷却器流致振动和微振磨损问题,清晰滑油冷却器易发生振动破损的薄弱部位。建立滑油冷却器壳侧及管侧的三维计算模型,采用流固耦合计算方法计算滑油冷却器壳侧滑油和管侧冷却水的耦合压力场、耦合流速场及耦合温度场,获得压力、流速、温度等关键运行参数的分布规律,基于管壳式换热器流致振动的诱发机理,揭示与流致振动密切相关的壳侧流体流动能量分布规律。由于滑油横向冲刷换热管束,促使壳侧流体掺混剧烈,导致壳侧流体压力场和速度场剧烈脉动,温度场不均匀分布,壳侧对流传热系数呈先降低再快速升高变化规律。根据滑油流动能量分布图谱,判定滑油冷却器进、出口区域的换热管束承受流致振动破损较为严重,其中进口区域换热管承受流致振动破损最严重。     

核能闭式循环氦气轮机动力装置性能优化

以潜艇用高温气冷堆氦气轮机循环为对象，用有限时间热力学理论和方法优化其性能，导出循环的功能、功率密度（功率与循环中最大比容之比）和热效率表达式，在高、低温侧换热器和回热器总热导率一定的条件下优化三个换热器热导率分配，得最佳功率、功率密度和热效率，并与文献中的概念设计方案性能作了比较。结果表明了本文方法的有效性。     

转轮式全热交换器在舰船空调通风系统中的应用

阐述了转轮式全热交换器的显热和潜热效率，分析了空调系统中显热和潜热的能耗构成。通过对转轮式全热交换器和显热交换器热回收率的比较，得出使用全热交换器的节能效果更加明显的结论。结合国内舰船空调通风系统的现状和发展趋势，提出了转轮式全热交换器在舰船空调通风系统中应用的可能性。