U型管的案例
FLUENT精典案例#305-單孔雙U型地埋管換熱仿真
FLUENT精典案例#305-單孔雙U型地埋管換熱仿真
01案例介紹
如下圖所示U型地埋管（地埋管換熱器采用單孔雙U管）。地埋管地下溫度17.9攝氏度，埋管采用單孔雙U管，鉆孔孔徑D150mm，鉆孔有效深度120m。
夏季供回水：35、30攝氏度，運行860小時。
02網格情況GAMBIT2.4混合網格（絕大部分區域為結構網格，如下前2張圖；管底小范圍區域非結構網格，如下第3張圖）。后續會考慮制作并錄制ICEM、ANSYS MESH或FLUENT MESHING版（要時間，暫未安排好）。
提示：做好地埋管仿真，網格是關鍵！
03
仿真基本設置
1、瞬態計算且考慮重力
2、打開能量方程
3、選擇標準k-ε湍流模型
4、定義幾種材料
此處僅截圖材料名稱，定義材料的過程可百度。定義的材料包括流體介質水，回填混凝土材料屬性，管道材料和土壤材料。
5、將幾種材料分別賦予給不同的域
6、設置入口速度和溫度
7、設置出口條件
8、設置外圍土壤邊界條件
9、其它未設置的邊界要么不考慮換熱，要么是耦合面。
10、殘差曲線
04
基本結果
1、部分溫度云圖展示
上面這張圖很像一只小豬鼻子，挺可愛的，有沒有！
2、部分監測點溫度變化曲線
3、出口溫度變化曲線
展開 ICEM-U型地埋管-水輪機結構化網格
下面的分別是U型地埋管和水輪機網格
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常見管殼式換熱器的型式與結構介紹
浮頭式換熱器適用于管殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易于結垢的場合。但這類換熱器結構復雜，笨重，造價約比固定管板式高20%左右，材料消耗量大。管束和殼體的間隙較大，故流體易走短路而影響傳熱效果，在設計時要盡量避免這一短路。至于殼程的壓力也受到滑動接觸面的密封限制。
圖3 AES、BES浮頭式換熱器
3.U型管式換熱器
U型管式換熱器如圖4和圖5所示，U型管式換熱器僅有一塊管板。它是將管子彎成U型，管子兩端固定在同一塊管板上。由于殼體和管子分開，管束可以自由伸縮，不會因管壁、殼壁之間的溫度差而產生熱應力，熱補償性能好。管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能好，承壓能力強。因U型管式換熱器僅有一塊管板，且無浮頭，所以結構簡單，造價比其他換熱器便宜，管束可以從殼體內抽出，管外便于清洗，但管內清洗困難，所以管內的流體必須是清潔及不易結垢的物料。由于傳熱管的結構型式關系，管子的更換除外側管了外，內部管子大部分不可能更換，管束中心部分存在間隙，所以流體易走短路，影響傳熱效果，故通常在此處設有假管或中間擋板（見圖4）以減少這一流動死區。而且管板上排列的管子較少，結構不緊湊。U型管的彎管部分曲率不同，管子長度不一，因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。管子因滲漏而堵死后，將造成傳熱面積的損失。
圖4 BIU U型管式換熱器
圖5 雙売程U型管式換熱器（AFU）
1一盤環形折流板環板；2一盤環形折流板盤板；3一縱向隔板；
4一換熱管；5一管箱；6-分程隔板；7一定距管；8一拉桿
U型管式換熱器，一般使用于高溫高壓的情況下。尤其使用在壓力較高的情況下，在彎管段壁厚要加厚，以彌補彎管后管壁的減薄。
如殼程需要經常清洗的管束，則要求采用正方形排列，一般情況下都按三角形排列，管程為偶數。
展開 
天然氣鍋爐燃燒數學模型的建立及驗證試驗設計
3 試驗臺設計與搭建
本文在已有燃燒試驗臺基礎上進行改造，搭建U型管天然氣富氧燃燒系統。
（1）實驗系統簡介
本文所用實驗系統U型管燃燒室兩端分別用法蘭盤結構進行密封連接。設計容積熱負荷為864MJ/（m3.h）。主要包括包括U型管燃燒室及管路系統兩部分。實驗的系統圖和實物圖下圖。
U型管燃燒室由直徑200mm，長3m的無縫鋼管焊接而成，爐膛容積為0.1m3外面覆蓋玻璃絲棉及石棉布保溫層。在U型燃燒室的特征部位設有熱電偶測溫管道，管道頂端可與熱電偶絲扣連接，保證燃燒室的氣密性。在U型管的兩端設有觀火孔和點火孔，觀火孔外套石英玻璃，可觀察燃燒室內的燃燒情況。天然氣主要通過天然氣噴嘴由U型管一端送入燃燒室，天然氣噴嘴外套旋流板，旋流板上以天然氣噴嘴為圓心分布有八個方向向外的小孔，助燃空氣通過這八個小孔進入燃燒室，形成沿爐膛內壁分布的旋流，并在天然氣噴嘴處形成煙氣回流區，卷吸高溫煙氣回流以促進天然氣充分燃燒，如下圖所示。
管路系統包括燃氣管路系統，助燃空氣管路系統，氧氣管路系統及排煙系統四個部分。燃氣管路系統采用罐裝天然氣，通過燃氣減壓閥及膜式燃氣表送入爐膛，各段管路均設有閥門，可控制燃氣流量。助燃管路系統通過使用旋渦式小流量高壓鼓風機提供助燃空氣，額定流量為130m3/h，并在鼓風機出口設一排氣管，用來控制進入爐膛的空氣量。氧氣管路系統提供氧氣時，氧氣途經氧氣減壓閥，橡膠管及球閥，與助燃空氣均勻混合，一起送經過流量計最終送入爐膛。排煙系統主要由鍋爐通風機和排煙管道組成，鍋爐通風機型號為56-41-11，流量為1043-403m3/h,全壓451-1151Pa，功率為550W，可以使整個燃燒系統內呈負壓狀態，將燃燒過后的煙氣排除系統，保證實驗系統的安全運行。
展開 如何防止空調冷媒泄露以及冷媒泄漏檢測用什么傳感器好?
泄放時管內應剩0.1MPa壓力的制冷劑，以防止系統進人空氣，帶來抽真空的麻煩。
解決辦法：
把截止閥門限位卡環，用尖嘴鉗卸下。用內六角扳手旋出截止閥螺桿，左手堵住漏氣處，右手迅速在螺桿的螺扣和密封圈處盤繞4圈生料帶，并迅速旋入截止閥螺桿，上好卡環。再在二次密封絲扣上繞2~3圈生料帶，上好二次密封帽。
從低壓氣體截止旁通閥加氣處加F22制冷劑，待表壓達到0.3MPa時，用遙控器開機，繼續加R22氣體到0.45MPa為宜。加氣時，應緩慢加入，不要操之過急，以免R22氣體加多，使維修成本增加。R22氣體按要求加夠后，讓空調器停止運轉3~5分。等系統內的制冷氣體平衡，壓力升高后，用洗滌靈在2次密封外帽處檢漏。確認不漏，說明在截止閥螺桿盤繞的生料帶密封良好，漏氣故障排除。
六.室外壓縮機U型管泄露
室外壓縮機U型排氣管泄漏較普遍，主要原因是銅管管壁薄，材質差，彎成U型彎后，出現較小的裂紋，壓縮機在作功時產生的震動使裂紋加大。這種泄漏故障大多會把氣體漏光，等室內機無冷風吹出時，經檢查才發現。
解決辦法：
檢修方法是：把漏點油跡用軟布擦于凈，用銀焊把銅管裂紋泄漏處焊好。焊接前最好找一段大于排氣管外徑粗的銅管，用鋼鋸鋸開，包裹在裂紋處，以防止從此處再因震動泄漏。
維修時切忌把U型管去掉，那樣會使壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體直接進入冷凝器，使冷凝器散熱降低，制冷能力下降，同時，壓縮機作功時震動較大。U型管焊好后，從低壓氣體截止閥旁通嘴處加R22氣體。試壓檢漏，若從焊口處沒有氣泡吹出，說明U型管泄漏故障排除。
七.室外機毛細管震動磨漏
空調器不制冷，制冷劑泄漏的原因，還有可能是壓縮機作功時產生的震動，使兩個管子產生共振磨擦，把管壁磨漏，使制冷劑漏光。
展開 焦爐系統停電應急操作
一、焦爐加熱系統應急操作：
1、平時在焦爐煤氣主管上靠近交換機端接好U型管，遇停電時及時觀察u型管壓力情況，如壓力為零或微正壓，確定鼓風機跳停。
2、按行程指示器指向，將相應電磁閥的手動按鈕按住，搖動手搖泵，使煤氣行程指示指向中間位置，將交換旋塞交換至全關位置，同時關嚴地下室煤氣主管閥門，按停煤氣保溫處理。
二、爐頂上升管應急操作
1、打開部分新裝入爐的上升管大蓋，等放散管打開后逐一關閉上升管大蓋。
2、及時關閉著火的上升管和放散管，待火焰熄滅后再打開，以防爐頂大面積著火。
三、裝煤車應急操作
1、關閉裝煤車電源后，將主令器控制器打回零位。
2、迅速拆開導套拉桿銷，使導套在配重作用下自動提起，若托媒板剛好停在碳化室內，應立即組織人員用手搖裝置和柴油發動機把托煤板從碳化室，同時打開該爐號上升管與觀察孔，以防火焰從機側竄出燒壞車輛及護爐鐵件。
3、手動盤車，兩人撬起抱閘，同時用撬棍撬走行輪，將裝煤車推離火源。
四、推焦車應急操作
1、關閉推焦車電源，將主令控制器打回零位。
2、將推焦桿傳動裝置轉到手動狀態，松開抱閘，將推焦車推焦桿用柴油機拖出碳化室，及時對好爐門。
五、攔焦車應急操作
1、關閉攔焦車電源，將主令控制器打回零位，扒出導焦柵內及爐柱附近焦炭。
2、按住導焦柵鎖閉解除手動按鈕，將鎖閉退出，按住導焦柵電磁閥手動按鈕，將導焦柵退出。
3、將攔焦車推離火源，并及時對好爐門。
六、熄焦車應急操作
1、關閉熄焦車電源，將主令控制器打回零位。
2、若熄焦車內有紅焦。組織人員將車輛推至臨時放焦池邊啟動開門扳把，并開啟水源熄焦。
3、來電后及時將除塵水封內水位，補充到正常液位。
七、停電后，各車輛運轉設備的轉換開關全部歸零位。
展開 焦爐系統停電應急操作
一、焦爐加熱系統應急操作：
1、平時在焦爐煤氣主管上靠近交換機端接好U型管，遇停電時及時觀察u型管壓力情況，如壓力為零或微正壓，確定鼓風機跳停。
2、按行程指示器指向，將相應電磁閥的手動按鈕按住，搖動手搖泵，使煤氣行程指示指向中間位置，將交換旋塞交換至全關位置，同時關嚴地下室煤氣主管閥門，按停煤氣保溫處理。
二、爐頂上升管應急操作
1、打開部分新裝入爐的上升管大蓋，等放散管打開后逐一關閉上升管大蓋。
2、及時關閉著火的上升管和放散管，待火焰熄滅后再打開，以防爐頂大面積著火。
三、裝煤車應急操作
1、關閉裝煤車電源后，將主令器控制器打回零位。
2、迅速拆開導套拉桿銷，使導套在配重作用下自動提起，若托媒板剛好停在碳化室內，應立即組織人員用手搖裝置和柴油發動機把托煤板從碳化室，同時打開該爐號上升管與觀察孔，以防火焰從機側竄出燒壞車輛及護爐鐵件。
3、手動盤車，兩人撬起抱閘，同時用撬棍撬走行輪，將裝煤車推離火源。
四、推焦車應急操作
1、關閉推焦車電源，將主令控制器打回零位。
2、將推焦桿傳動裝置轉到手動狀態，松開抱閘，將推焦車推焦桿用柴油機拖出碳化室，及時對好爐門。
五、攔焦車應急操作
1、關閉攔焦車電源，將主令控制器打回零位，扒出導焦柵內及爐柱附近焦炭。
2、按住導焦柵鎖閉解除手動按鈕，將鎖閉退出，按住導焦柵電磁閥手動按鈕，將導焦柵退出。
3、將攔焦車推離火源，并及時對好爐門。
六、熄焦車應急操作
1、關閉熄焦車電源，將主令控制器打回零位。
2、若熄焦車內有紅焦。
展開 大型重整芳烴聯合裝置反應進出料換熱器選型分析
目前應用較多的重整芳烴聯合裝置反應進出料換熱器主要有3種類型：
管殼式換熱器結構簡單，在工程中應用普遍，但其傳熱系數低，換熱性能不高。焊接板式換熱器和纏繞式換熱器結構緊湊，熱端溫差小，熱效率高，壓力降低。
焊接板式換熱器由外殼和板束兩大部件組成，板束由若干板片焊制而成，每塊板片用約0.8mm厚不銹鋼板爆炸成形并帶有合適的流道。板片兩側各通一股流體，兩股流體在板束的上下端匯集成進出兩個通道并與進出口相連。殼體是受壓圓筒。
纏繞管式換熱器由殼體和芯體組成，芯體由纏繞在中心筒上的多層小直徑換熱管組成，換熱管在中心筒上螺旋狀交替纏繞，不同層換熱管間設有定距管，中心筒與管板相連。
反應進出料換熱器選用
01
石腦油加氫反應進出料換熱器
石腦油加氫裝置反應進出料換熱器通常選用數臺U型管換熱器，隨著裝置不斷大型化，進出料換熱器熱負荷不斷增大。以某2.6Mt/a石腦油加氫裝置為例，進出料換熱器回收熱量可達70MW，若選用U型管換熱器，需要8臺串聯，臺數過多；選用繞管換熱器時，僅需要1臺繞管和2臺管殼式換熱器串聯即可滿足換熱需求。選用繞管換熱器時串聯2臺管殼式換熱器主要是在反應產物低溫端注水去除產物中的銨鹽，若不考慮洗銨鹽，1臺繞管式換熱器完全可滿足換熱需求。
以下分別為該2.6Mt/a石腦油加氫裝置進出料換熱器選用多臺管殼式及繞管和管殼式串聯選型情況。
02
重整反應進出料換熱器
重整裝置進出料換熱器熱負荷與重整反應加熱爐輻射段熱負荷相當，甚至更大，是重整裝置回收熱量大戶，近期設計大型化重整裝置進出料換熱器熱端溫差約32℃。
展開 『分享』高手請進：應用ansys求解地源熱泵的若干問題，請師兄指導^_^
我在上海，若有高手指點迷津的話，我會不勝感激，聯系方式：yhh_8204@hotmail.com 謝謝了，等待大俠或師兄們的回復
5sys地源熱泵U型管地下換熱器的準三維模型.pdf
圓筒U型管網格劃分
分塊要點：
１.Ｃ型結構的剖分，選擇哪些面和塊；
２.切塊之前最好把大圓筒的面和塊的面關聯好，這樣后期關聯會很方便，調節 節點也會很好；
３.如果想把質量提上去，可以對Ｕ型管的塊進行多次切分;
4.對大圓筒進行O型剖分的時候要選擇整個端面的小面，包括小管的端面也要選擇，為什么要選擇，自己體會；
5.想想如果開始不在U型管的那里切一刀會怎么樣？
u-pipe.rar
教程
流動與傳熱CFD分析小組
本小組成員均為清華大學流體流動與傳熱相關專業優秀博士及碩士研究生（已畢業及在讀），理論基礎扎實，且有相關實際工程經驗，熟練應用Fluent（CFD分析軟件）、Flowmaster（一維流體系統仿真軟件）、HTFS（換熱器設計軟件）等熱工軟件，旨在為企業提供熱工問題的分析與計算技術服務，諸如流動分析、傳熱計算、CFD模擬、換熱器熱工設計等，目前已完成課題：超臨界壓力流體在微細結構內的流動與換熱分析、超臨界壓力流體在多孔介質內的流動與傳熱分析、U型管換熱器CFD模擬、反應堆堆芯熱工水力問題的三維CFD模擬，結果均得到客戶認可與好評。有需要可通過以下方式與我們聯系：
E-mail: zhangyu_03@tsinghua.org.cn; maojie666@gmail.com
Tel: 13810987379 張
QQ：26057270
展開 設備|換熱器流體流動空間的選擇
選擇原則可參考以下幾條：
a)不潔凈和易結垢的流體宜走管程（U型管除外），以便清洗；
b)腐蝕性，對材料有特殊要求的流體宜走管程，以免管子和殼體同時被腐蝕，且管程便于清洗和檢修；
c)壓力較高的流體宜走管程，這樣可以減小殼體壁厚；
d)飽和蒸汽宜走殼程，因為飽和蒸汽污垢熱阻較小，傳熱系數較大一般與流速無關，且冷凝液容易排出；
e)被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體向外的散熱作用，增強冷卻效果；
f)黏度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re值（Re＞100）下可達到湍流，提高對流傳熱系數；
g)若兩流體溫差較大，對流傳熱系數大的流體宜走殼程，因壁面溫度與α大的流體溫度相近，可以減小熱應力；h)有毒的流體宜走管內，使泄漏機會減少。
展開 壓力儀表內部結構原理動畫及優缺點
電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。
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U型壓力計
壓力計的使用原理：當U型壓力計沒有與測壓點連通前，U型玻璃管內兩側的液面在零刻度線處相平。當U型管的一端與測壓點連通后，U型管內的液面會發生變化。若與測壓點連通一側的液面下降，說明測壓點處的壓力為正壓，反之則為負壓。
特點：
由于它結構簡單、堅固耐用、價格低廉、使用壽命長若無外力破壞幾乎可永久使用、讀取方便、數據可靠、無需外接電力既無需消耗任何能源。故在工業生產各科研過程中得到非常廣泛的應用。
展開 法蘭加熱管的特點
今天聊聊新韶光電熱的法蘭加熱管，不知道大家平常對這種電加熱管知多少，我們平常說的法蘭加熱管也稱為法蘭電熱管（也稱插入式電加熱器），它是采用U型管狀電熱元件，多支U型電熱管焊接在法蘭上集中加熱，依據加熱不同介質設計規范，按照功率配置要求裝配在法蘭蓋上，插入需加熱物料中，發熱元件工作時所發出的大量熱量傳導給被加熱介質使介質溫度升高，達到所需的工藝要求，主要用于敞開式、封閉式的溶液箱和循/環系統中加熱用。
一、法蘭加熱管特點：
1 、表面功率大，是空氣加熱表面負荷的 2 ～ 4倍。
2 、高度密集式、結構緊湊。由于整體短而密集，故穩定性好，安裝無需支架。
3 、組合式大多采用氬弧焊接方式使電熱管與法蘭連接，也可利用緊固裝置的形式，即每支電熱管上焊有緊固件，然后與法蘭蓋采用螺母鎖緊，管子與緊固件采用氬弧焊接，避免泄漏。緊固件密封處采取科學的工藝，單支更換比較方便，大大節約以后的維修成本。
4 、選擇優良材料，科學的生產工藝，嚴格的質量管理，保證電熱管的電氣性能。
二、法蘭加熱管應用范圍：
法蘭電熱管主要針對石油、化工、食品、機械等行業各類儲罐、容器、油箱內物料保溫和加熱。連接方式可采用法蘭式或螺紋端面密封。
三、法蘭加熱管訂購需要的參數：
1、電壓/功率：根據客戶要求定制；
2、 電熱管單邊長度：根據客戶具體使用環境的長度定制；
3、 電熱管支數：根據客戶提供的功率和長度我們幫您設計，電熱管管徑正常我們設計為12mm，14mm，16mm。
4、 法蘭盤（六角螺母）尺寸：沒有要求我們按照電熱管尺寸幫您設計，有要求需要告訴我們。
管狀電熱元件由金屬管、螺旋狀電阻絲及導熱好、絕緣好的結晶氧化鎂粉等組成。可以對設備進行加熱的產品。
四、加熱管的外型分類：
加熱管根據外型的不同可分為：直型單端加熱管，直型雙端加熱管，u型加熱管，W型加熱管，異型加熱管，螺旋式加熱管。
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