摘要：高温溶出是拜耳法氧化铝生产流程中的重要环节,套管换热器是该工序的核心设备之一。不同于设计规范所列的标准类型热交换器,溶出使用的套管换热器因开孔相对于管板面积占比较大,超出规则设计的允许范围,无设计标准可依据,多年来通常按照参考同类工况相似结构及使用经验进行设计,不够精准。本论文借助有限元法,采用solid185实体单元,对套管换热器管板进行强度分析,并根据计算结果对管板进行了优化,从而降低设备制造难度和成本。

摘要：推导了套管换热器在设计压力及金属壁温作用下的内、外管轴向应力计算公式,提出了内外管稳定性的设计方法,并以某项目甲醇水冷却器为例进行了设计计算,为同类设备的设计者提供参考。

摘要：空间液氦温区J-T节流制冷机技术是目前深空探测任务的主要制冷技术,而逆流换热器是液氦温区J-T节流制冷机的关键部件之一.螺旋套管换热器结构简单,体积重量较小,在空间液氦温区J-T节流制冷机中被普遍采用.本文分析了螺旋套管换热器效率对节流循环的影响,并对换热器进行了理论分析和优化设计.分析表明减小螺旋套管换热器的管径和螺旋直径可以提高换热器的换热系数,进而提升换热器的效率.开展了相关的实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性,证明提升套管换热器效率,可以降低节流循环对预冷量的需求,同时降低节流前温度,最终提高预冷型J-T节流制冷机的整机效率和制冷量.

摘要：为了实现炼焦荒煤气显热回收时上升管壁面局部温度监控以解决煤焦油析出结焦问题,基于多孔介质非热平衡理论建立了外管为螺旋管及多孔填料的炼焦荒煤气显热回收套管换热器一维稳态热计算模型,并采用有限差分法进行了数值求解。通过与三维模拟结果比较,验证了该模型的准确性。该模型既可获得所研究换热器管壁温度的局部分布特性,又可避免三维模拟复杂的建模计算过程及巨大的计算机硬件需求。与传统零维热计算模型相比,该一维热计算模型能考虑填料层轴向热耗散与吸放热两侧流体流向夹角对换热效果的影响,具有更高的精确性。该方法极大提高了对该换热器的设计能力。

摘要：在换热器性能评估平台优化设计的研究中,为了描述套管换热器在热流体动态输入温度下的换热行为,研究其温度分布变化规律,在综合考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、中间墙体的金属蓄热以及流体沿径向导热对出口温度瞬态响应的影响的基础上,提出了以墙体侧蓄热量为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型,得到了在热流体动态输入温度下的换热器温度响应曲线以及换热系数的分布曲线,最后设计了换热器动态仿真平台,对仿真结果进行对比分析,结果表明墙体侧温度模型预测值和实验值数据吻合较好.最大相对误差在9%范围内,其仿真模型符合换热器的换热特性,说明上述简化模型对套管换热器相变换热的研究有较好的参考作用。

摘要：[目的]超临界流体流动换热具有复杂性,已有的研究大多是基于定壁面温度或者定热流边界条件,而工程实际中多为变热流密度条件下的耦合流动换热。为深入了解相关机理,对超临界流体在套管换热器内的耦合流动传热规律进行深入研究。[方法]设计套管换热器试验段,通过在内、外侧管布置温度、压力测点,采集温度压力数据,分析超临界水在套管换热中的流动与传热特性。[结果]试验分析结果表明,临界点附近物性参数的巨大变化,是导致超临界水换热出现不同于平常换热现象的主要原因;传热段的温度梯度和热物性变化使得峰值换热系数温度与拟临界温度存在差异,且差异随着压力的增加而增大;当主流温度低于拟临界温度时,由于浮力效应同时减小,外管换热系数随内管入口温度的升高而增大;而当主流温度高于拟临界温度时,由于浮力效应不显著,浮力效应几乎与内管入口温度无关。[结论]研究结果对换热器的设计以及超临界流体在套管换热器中耦合流动传热的研究和机理分析具有一定的指导意义。

摘要：在超临界二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程中,存在超临界压力下冷热2股二氧化碳间的流动传热过程,其传热特性是影响相应系统性能的关键。本文以套管换热器为原型,对超临界压力下的冷热二氧化碳间的传热特性开展了数值模拟研究,分析了热流体入口温度、冷热流体入口流量对于传热特性的影响和周向的传热特性分布。结果表明:随着热流体入口温度的变化,热侧和冷侧的局部换热系数产生相应的变化和波动,同时冷侧局部换热系数在主流温度接近拟临界温度时,会出现明显的传热强化现象;另外,热侧二氧化碳质量流量的上升,会使得热侧换热系数提高,冷侧换热系数峰值减小且向冷流体入口处移动,而随着冷侧质量流量的上升,冷侧换热系数峰值增大且向冷流体出口处移动。这是由于套管换热器为水平布置,传热特性在周向上产生了明显的不均匀现象,其与流体密度变化在重力作用下的局部湍流效应增强和削弱有关。本研究对新型二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程的开发和设计具有指导意义。

摘要：基于材料力学和传热理论,提出对套管换热器用管道应力分析的方法来进行力学校核,其包括内外管一次应力和二次应力的校核,不仅可以避免套管换热器出现疲劳而损坏,而且在设计中可以判断是否要添加膨胀节,并通过CAESERⅡ进行验证。

摘要：目前国内氧化铝厂常用的溶出套管换热器是三套管换热器,整套套管换热器由200根以上的直管段和相同数量的U型弯管部件构成。本文结合近期所设计的某氧化铝厂套管换热器,对如何通过合理选型来克服现有弯管部件震动、冲刷、积料等缺点,做详尽分析。

摘要：在氧化铝生产的溶出工序,用于矿浆加热的套管换热器处于高温、高压、高碱浓度、磨蚀性流体的恶劣环境,为使加热套管的选型设计更合理,对目前使用的三种结构形式的套管换热器进行了对比分析,以便为今后套管换热器的设计或改造提供参考。