緊湊式換熱器的案例
多物理場仿真驗證創新模型，助力提升換熱器效率
緊湊式換熱器具有尺寸小、效率高的特點，在暖通空調、核電和電子設備等眾多領域得到廣泛應用。為了不斷提高其傳熱效率，并減少裝置中的壓降，人們通過大量研究探索了諸如在設計中增加變形壁等創新概念。借助 COMSOL Multiphysics? 軟件，您可以在設計進程中對各式動態壁換熱器進行評估。
利用動態壁改進緊湊式換熱器
與其他換熱器相比，緊湊式換熱器單位體積的傳熱面積要大得多，這通常歸功于密集的板片或換熱管陣列。這一特點使得它比傳統的換熱器重量更輕、結構更緊湊。不過，體型較小的換熱器存在一個缺陷——即壓降較高，這一缺點會限制流體的流動速度與換熱器的傳熱量。
板框式換熱器的示意圖，這是一種常見的緊湊式換熱器。
研究人員探究了一個問題：是否可以使用動態壁來改善緊湊式換熱器的性能？在動態壁變形時，所產生的振動有利于流體混合并減小熱邊界層的厚度，從而使換熱器能夠傳遞更多熱量。此外，振蕩可產生類似于蠕動泵的泵送效果。這就減少了換熱器的壓力損失，提高了換熱器的效率。
振蕩也許是提高緊湊式換熱器性能的有效方法。為了測試這一想法，我們可以使用 COMSOL Multiphysics 輕松地創建與檢驗動態壁換熱器的模型……
COMSOL Multiphysics? 中的換熱器流-固耦合（FSI）建模
首先，我們模擬了沒有動態壁的靜態換熱器，便于比較換熱器的兩種不同設計。
靜態換熱器的模型幾何包括頂壁、底壁和通道。流體（此例中為水）流經通道，由于底壁被施加了熱通量，因此流體溫度平穩升高。我們將壁的傳熱速率設定為 125 W。出口處的探頭決定了水離開換熱器時的溫度和質量流率。
靜態換熱器的幾何結構。
展開 相比管殼式換熱器，板式換熱器有哪些優勢？
2、對數平均溫差大，末端溫差小
管殼式換熱器中的流體是錯流流動，平均溫差系數小，而板式換熱器是并流或逆流方式，使得末端溫差小，對水換熱可低于1℃。
3、占地面積小
板式換熱器結構緊湊，體積內的熱換器是管殼式的2至5倍，占地面積會比管殼式換熱器小上不少
4、容易改變換熱面積或流程組合
只要增加或減少幾張板，就能相應的改變換熱面積，改變板片排列就可重新組合流程。
5、重量輕
板式的板片厚度是0.4-0.8mm左右，而管殼式的厚度為2.0-2.5mm左右，所以也就比之輕非常多了。
6、價格低
相同材料和同等換熱面積的兩種熱換器相比，板式比管殼式價格低了一半左右。
小結：以上就是關于板式換熱器原理有哪些以及與管殼式換熱器對比更有優勢之處的介紹，板式換熱器的機構非常緊湊，占地面積也是很小的，效率更好，所以選擇換熱器的話，還是板式的更有優勢。
精彩推薦，點擊進入 ！
◆28歲當縣長，36歲升至省長，一路驚心動魄九死一生
◆權色仕途：走近女領導
◆從鄉鎮到省委的官場筆記，讀懂受益無窮！
?本文適用本平臺“免責聲明”請回復“免責聲明”查詢
▼點擊“閱讀原文”進入“優秀小說選讀頻道"
展開 Fluent實用案例 | 螺旋翅片管式換熱器換熱仿真
<p>本案例利用Fluent能量方程對螺旋翅片管式換熱器展開了數值仿真計算。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考，所進行的設置十分簡單。通過此案例后續可以對進一步通過參數化建模，對不同流速、基管尺寸、翅片半徑等參數進行設置，實現多工況的仿真計算，從而達到多目標優化的目的。</p><p><strong>1 workbench 設置</strong></p><p>本案例具體設置如下圖 ：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/a73d4f107f58f883f2fc0a0da08f2be6.jpg"></p><p><strong>2 SCDM 設置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>整體幾何結構如下圖:中間為換熱器，外部為空氣域。基管長34mm，前后各留1mm間隔，翅片厚度為1mm，x方向壁面分別為進出口。z方向壁面設置為wall2，y方向壁面設置為wall1，對幾何結構進行共享拓撲處理。換熱器外表面命名為pipe，內表面命名為wall-</p><p>hot。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/989b58b5d3ceb34064e2c27613527b7f.png"></p><p><br></p><p><strong>3 Fluent Meshing 設置</strong></p><p><strong>3.1 網格設置</strong></p><p>采用 Fluent meshing 進行網格劃分，背景網格與前景網格皆采用六面體網格劃分，并劃分相對應的邊界層網格。
展開 管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
一、概述
換熱器作為將物料之間熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的傳熱設備，在人們日常生活及石油、化工、動力、醫藥、原子能和核工業等行業中有著廣泛的應用。它可作為獨立的設備，如加熱器、凝汽器、冷卻器等；也可作為某些工藝設備的組成部分，如一些化工設備中的熱交換器等。
尤其在耗能用量較大的化工行業中，換熱器在化工生產的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設備，在整個化工生產設備中也占有相當的比例。
換熱器從其功能上來看，一方面是保證工業過程對介質所要求的特定溫度，另一方面也是提高能源利用率的主要設備。按其結構形式主要有板式換熱器、浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器等等。其中除板式換熱器外，其余幾種屬于管殼式換熱器。
由于管殼式換熱器具有單位體積上較大的換熱面積，而且換熱效果好，同時具有結構堅固、適應性強、制造工藝成熟等優點，已成為最為普遍使用的一種典型的換熱器。
二、管殼式換熱器中換熱管與管板的連接
在管殼式換熱器中換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的惟一屏障，換熱管與管板之間的連接結構和連接質量決定了換熱器的質量優劣和使用壽命，是換熱器制造過程中至關重要的一個環節。
大多數換熱器的破壞及失效都發生在換熱管與管板的連接部位，其連接接頭的質量也直接影響著化工設備及裝置的安全可靠性，因此對于管殼式換熱器中換熱管與管板的連接工藝就成為了換熱器制造質量保證體系中最關鍵的控制環節。目前在換熱器制造過程中，換熱管與管板的連接主要有：焊接、脹接、脹接加焊接以及膠接加脹接等方法。
展開 
管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
概述
換熱器作為將物料之間熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的傳熱設備，在人們日常生活及石油、化工、動力、醫藥、原子能和核工業等行業中有著廣泛的應用。它可作為獨立的設備，如加熱器、凝汽器、冷卻器等；也可作為某些工藝設備的組成部分，如一些化工設備中的熱交換器等。
尤其在耗能用量較大的化工行業中，換熱器在化工生產的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設備，在整個化工生產設備中也占有相當的比例。
換熱器從其功能上來看，一方面是保證工業過程對介質所要求的特定溫度，另一方面也是提高能源利用率的主要設備。按其結構形式主要有板式換熱器、浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器等等。其中除板式換熱器外，其余幾種屬于管殼式換熱器。
由于管殼式換熱器具有單位體積上較大的換熱面積，而且換熱效果好，同時具有結構堅固、適應性強、制造工藝成熟等優點，已成為最為普遍使用的一種典型的換熱器。
管殼式換熱器中換熱管與管板的連接
在管殼式換熱器中換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的惟一屏障，換熱管與管板之間的連接結構和連接質量決定了換熱器的質量優劣和使用壽命，是換熱器制造過程中至關重要的一個環節。
大多數換熱器的破壞及失效都發生在換熱管與管板的連接部位，其連接接頭的質量也直接影響著化工設備及裝置的安全可靠性，因此對于管殼式換熱器中換熱管與管板的連接工藝就成為了換熱器制造質量保證體系中最關鍵的控制環節。目前在換熱器制造過程中，換熱管與管板的連接主要有：焊接、脹接、脹接加焊接以及膠接加脹接等方法。
展開 常見管殼式換熱器的型式與結構介紹
管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種。根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結構型式特點，傳熱管的形狀與傳熱條件，造價，維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。
1.固定管板式換熱器
固定管板換熱器的兩端管板，采用焊接方法與殼體連接固定，如圖1和圖2所示。這種換熱器結構簡單；在相同的殼體直徑內，排管最多，比較緊湊；在有折流板的殼側流動中，管程可以分成任一偶數程數。由于兩個管板被換熱管互相支撐，與其他管殼式換熱器相比，管板最薄，不僅造價低而且每根管子內側都能進行清洗。但殼側清洗較難，不能進行機械清洗，所以宜用于不易結垢和清潔的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產生不同的熱膨脹時，常會使管子與管板的接口脫開，從而發生介質泄漏。為此常在外殼上焊一膨脹節，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產生的熱應力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高以及殼程結垢不嚴重或能用化學清洗的場合。由于此類換熱器集中了管殼式換熱器的優點，因此應用相當廣泛。
圖1 固定管板換熱器（BJM）
1一防沖板；2一拉桿；3一單弓形折流板；4一分流割板；
5一旁路擋板；6一帶法蘭管板；7一傳熱管
圖2 BEM立式固定管板式換熱器
2.浮頭式換熱器
浮頭式換熱器如圖3所示。浮頭式換熱器針對固定管板式換熱器的缺陷在結構上做了改進，兩端管板只有一端管板與殼體固定，而另一端的管板可以在殼體內自由移動，該端稱為浮頭。這類換熱器殼體和管束對熱膨脹是自由的，故當兩種介質溫差較大時，管束與殼體之間不產生溫差應力。
展開 浮頭式換熱器結構詳解
新型浮頭式換熱器浮頭端結構，它包括圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成。
浮頭式換熱器的詳細結構
新型浮頭式換熱器浮頭端結構，它包括圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成，其特征是：在外頭蓋側法蘭內側面設凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外側鉆孔并套絲或焊設多個螺桿均布，浮頭處取消鉤圈及相關零部件，浮頭管板密封槽為原凹型槽并另在同一端面開一個以該管板中心為圓心，半徑稍大于管束外徑的梯型凹槽，且管板分程凹槽只與梯型凹槽相連通，而不與凹型槽相連通。
浮頭式換熱器結構示意圖
鉤圈式浮頭的結構
浮頭式換熱器浮頭端結構由圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成。鉤圈式浮頭的詳細結構見下圖所示。
鉤圈式浮頭的詳細結構
鉤 圈
鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要的作用。鉤圈一般都是對開式結構，要求密封可靠，結構簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。
GB151 給出了兩種型式的鉤圈，即A 型鉤圈和B 型鉤圈。見下圖。
A 型鉤圈特點
A 型鉤圈的底部距浮動管板較遠，使得浮頭端殼程介質的死角增大，減少管束的有效傳熱面積。且A 型鉤圈的厚度比B 型鉤圈厚，上緊雙頭螺柱也比B 型長，穩定性差。
展開 浮頭式換熱器結構動畫演示
浮頭式換熱器的詳細結構
新型浮頭式換熱器浮頭端結構，它包括圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成，其特征是：在外頭蓋側法蘭內側面設凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外側鉆孔并套絲或焊設多個螺桿均布，浮頭處取消鉤圈及相關零部件，浮頭管板密封槽為原凹型槽并另在同一端面開一個以該管板中心為圓心，半徑稍大于管束外徑的梯型凹槽，且管板分程凹槽只與梯型凹槽相連通，而不與凹型槽相連通。
浮頭式換熱器結構示意圖
鉤圈式浮頭的結構
浮頭式換熱器浮頭端結構由圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成。鉤圈式浮頭的詳細結構見下圖所示。
鉤圈式浮頭的詳細結構
鉤 圈
鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要的作用。鉤圈一般都是對開式結構，要求密封可靠，結構簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。
GB151 給出了兩種型式的鉤圈，即A 型鉤圈和B 型鉤圈。見下圖。
A 型鉤圈特點
A 型鉤圈的底部距浮動管板較遠，使得浮頭端殼程介質的死角增大，減少管束的有效傳熱面積。且A 型鉤圈的厚度比B 型鉤圈厚，上緊雙頭螺柱也比B 型長，穩定性差。
B 型鉤圈的特點
B 型鉤圈為國外引進型式，其特點是浮頭管板和鉤圈的斜槽采用不同傾角，在上緊雙頭螺柱時間隙將消失而使管板對鉤圈起到支撐并控制鉤圈轉角的作用，即保證了螺栓的彎曲變形在允許范圍內，又保證了有效密封的作用。
展開 FLUENT管殼式換熱器流動模擬
本教程演示了管殼式換熱器內的流體流動和傳熱問題的設置和求解。計算域包含殼體（流體域）、管道（固體域）以及管道內流體區域（流體域）三部分組成。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入leak.agdb幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）右鍵殼體入口平面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，輸入名稱Hot-inlet，單擊OK按鈕確認。
（3）同步驟（2）創建殼體出口，命名為Hot-outlet。
（4）同步驟（2）創建管體的出入口，分別命名為Cold-inlet，Cold-outlet。
（5）右鍵選擇殼體，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱Shell。
（6）同步驟（5）選擇內部管道固體域和流體域，分別命名為Tube-solid，Tube-fluid。
展開 PPT│管殼式換熱器的結構與設計
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯網整理
懇請各位同行，不要不打招呼就“拿走”發到貴公眾號上，感謝！
求管殼式換熱器仿真相關的案例
有沒有大佬研究管殼式換熱器仿真換熱仿真的，帶帶我吧
Fluent隱射式冷熱水混合換熱器的數值模擬 ￥10
1、問題描述：隱射式冷熱水混合換熱器中，冷水自左側管道入口流入，經漸縮管道后，加速通過，同時壓強降低。在管道喉部產生真空度，將熱水管道中的熱水吸入主管道，冷熱水混合后，經右側管道流出。
2、模型建立如下：
3、網格劃分結果如下：
4、部分計算結果如下：
Z=0平面上的壓力云圖
Z=0平面上的總壓
X=-0.01、-0.005、0、0.005、0.01處的壓力分布
付費部分有詳細操作教程及結果分析
展開 FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真 ￥200
FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真
案例介紹
如下圖所示的管殼式換熱器，條件為：管程，冷水，20度，0.05ms；殼程，熱空氣，80度，0.1ms。不考慮外殼與外界的換熱，且未考慮管壁的厚度。
網格情況
使用ICEM非結構網格。
殼管式換熱器快速設計系統項目案例分享
殼管式換熱器快速設計系統項目案例分享
隨著現代工業的迅速發展，以能源為中心的環境、生態等問題日益加劇。世界各國在尋找新能源的同時，也更加注重了節能新途徑的研發。強化傳熱技術的應用不但能節約能源、保護環境，而且能大大節約投資成本。換熱器由于其在化工、石油、動力和原子能等工業部門的廣泛應用，使得換熱器的強化傳熱技術一直以來受到研究人員的重視，各種研究成果不斷涌現。隨著經濟的發展，各種不同結構和種類的換熱器發展很快，新結構、新材料的換熱器不斷涌現。換熱器既可是一種單獨的設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如石化、煤炭工業中的余熱回收裝置等。
殼管式(或管殼式)換熱器作為應用最廣泛的傳統換熱器。憑借其堅固的結構，且能選用多種材料制造，適應性極強，而廣泛應用于各個行業。殼管式換熱器是一種換熱傳導裝置，由殼體、管板、管束、擋板及箱體組成。其最基本的構造是在圓形的殼體內加許多熱交換用的小管，當加熱的熱媒為蒸汽時稱為殼管汽一水換熱器；加熱的熱媒為高溫水時稱為殼管水一水換熱器，水一水換熱器由于熱交換小管內外都是水，因為小管兩側水流速接近，圓形外殼直徑不能太大，當加熱面積要求較大時，常幾段連起來，故又稱分段式水一水換熱器。該類換熱器常用于熱水供暖系統，低溫水空調系統及某些連續性用熱水的生產工藝用水。作為生活熱水供應，則需配備貯水罐。近年來，制冷市場呈現迸發趨勢，市場上的換熱設備也多種多樣。其發展與未來創新也一直是市場導向與制造廠商關注的重點。
從企業的設計角度出發，三維、信息、智能是提高設計效率，確保設計質量的必然選擇，三維設計、工藝和制造一體化是現代制造技術的發展趨勢。在如此發展形勢下，如何提高企業的設計規范以及設計效率成為企業必須要認真考慮的一個重大課題。
展開 看UTC如何將3D打印用于管道式換熱器系統
燃氣渦輪發動機，諸如那些為現代商用和軍用飛機提供動力的燃氣渦輪發動機通常包括管道式換熱器系統，管道式換熱器系統具有換熱器和相關聯的設備以與氣流交換發動機熱量。燃氣渦輪發動機架構通常規定管道式換熱器放置在包封發動機的機艙內。
常規換熱器芯部具有均勻的內部幾何結構和外部幾何結構的部分原因是由于制造的復雜性使得設計方面需要妥協。然而常規制造技術制造的管道式換熱器大部分并不具備根據空氣動力學優化的幾何結構，這可導致發動機性能弊端。
3D打印流線型的結構
根據3D科學谷的市場研究，UTC聯合技術公司開發出用于燃氣渦輪發動機的管道式換熱器系統的新型整流罩，其創新之處在于通過3D打印增材制造來完成異形復雜換熱器結構的制造。
熱疲勞通常是限制換熱器壽命的主要方面，而3D打印-增材制造換熱器具有低循環疲勞的特點。與基于典型波紋和釬焊組裝技術需要不同材料的常規制造技術相比較，3D打印技術可以實現更加優化的材料組合，并且不需要焊接過程。根據3D科學谷的了解，UTC聯合技術公司基于熱傳遞需求設計了減少造成熱疲勞的表面特征并且優化了幾何結構，從而更加有效的管理熱傳遞。
此外，在某些案例中，與等同熱容量的“磚”狀結構設計的換熱器相比較，3D打印的波狀外形的外部幾何結構體積減少約15-20％。結合波狀外形的增材制造結構，可以實現理想的空氣動力學，而無需像以前那樣需要妥協于制造的局限性。
增材制造工藝有利于制造基于熱傳遞要求的幾何結構，并且自始至終使應力水平平衡。例如，翅片密度、厚度和類型可自始至終變化，以使得應力相對于熱負載平衡。為了最大化結構負載，內部幾何結構還可包括例如蜂窩結構、三角形、點陣結構或其他承重類型結構。
展開 