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采用智能进化算法的管壳式换热器详细设计
1
作者 李海东 张奇琪 +4 位作者 杨路 AKRAM Naeem 常承林 莫文龙 申威峰 《化工学报》 北大核心 2025年第1期241-255,共15页
管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将... 管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。 展开更多
关键词 传热 管壳式换热器 优化设计 智能进化算法 多目标优化
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核电厂管壳式换热器管束振动分析及防振措施
2
作者 李彦超 欧力瑞 《中国科技期刊数据库 工业A》 2025年第2期001-004,共4页
在现代核电厂运行过程中,管壳式换热器发挥着良好的热量传递作用,因此其运行效果将对核电厂整体运行效果产生直接影响。但是在此类换热器的实际应用中,由于受到各方面因素的不利影响,使其很容易出现管束振动问题,从而对机组运行效果及... 在现代核电厂运行过程中,管壳式换热器发挥着良好的热量传递作用,因此其运行效果将对核电厂整体运行效果产生直接影响。但是在此类换热器的实际应用中,由于受到各方面因素的不利影响,使其很容易出现管束振动问题,从而对机组运行效果及其整体质量产生不利影响。为有效避免上述问题,本文特对其管束振动及其防震措施进行分析,包括核电厂管壳式换热器基本介绍,核电厂管壳式换热器中的管束振动情况分析、管束振动机理分析及其防治措施分析。希望通过此次分析,可以为此类换热器管束振动问题的解决提供一定参考,以保障其运行效果,提升核电厂整体运行质量。 展开更多
关键词 核电厂 管壳式换热器 管束振动情况 管束振动机理 管束振动防治
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管壳式换热器传热管泄漏检测技术现状与展望
3
作者 周涛 袁会勇 《上海节能》 2025年第1期108-111,共4页
管壳式换热器在化工、热力等行业有着广泛的应用。综述了各种泄漏检测技术的优点、原理及局限性,并结合潜在挑战对未来检测的方法和装备发展趋势提出了分析和展望。
关键词 管壳式换热器 传热管 泄漏检测 压力测试法 示踪气体探测法
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管壳式换热器优化设计以及工质研究进展
4
作者 白凯杰 江志铭 李运泉 《石油和化工设备》 2025年第1期60-62,共3页
为了提升管壳式换热器的能效,加强换热器的热传递性的探讨受到了普遍的重视。本文从设计优化和工作介质两方面对管壳式换热器强化传热进行了分析和总结。其中,设计优化包括利用各种新型算法对换热器结构参数的优化和成本的控制;工作介... 为了提升管壳式换热器的能效,加强换热器的热传递性的探讨受到了普遍的重视。本文从设计优化和工作介质两方面对管壳式换热器强化传热进行了分析和总结。其中,设计优化包括利用各种新型算法对换热器结构参数的优化和成本的控制;工作介质主要包括磁流体和纳米流体。最后对管壳式换热器强化传热的未来重点研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 管壳式换热器 设计优化 磁流体 纳米流体
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管壳式换热器失效因素及铵盐腐蚀结晶温度规律研究
5
作者 魏聪慧 卢昌岁 +1 位作者 刘权 王海博 《当代化工》 2025年第1期206-212,共7页
随着原油劣质化,炼厂炼油设备运行条件更加苛刻,设备失效事故频发,其中常顶管壳式换热器失效事故尤为严重。基于事故树模型机理,结合Genie软件技术研究管壳式换热设备失效因素,多角度构建换热器失效事故树,精准计算各失效因素的先验概... 随着原油劣质化,炼厂炼油设备运行条件更加苛刻,设备失效事故频发,其中常顶管壳式换热器失效事故尤为严重。基于事故树模型机理,结合Genie软件技术研究管壳式换热设备失效因素,多角度构建换热器失效事故树,精准计算各失效因素的先验概率和后验概率。结果表明:“污垢存积”“应力集中”“材料耐腐蚀性能差”“服役工况”“介质冲蚀”为关键致灾因素。采用Aspen plus软件计算常顶系统管壳式换热器的物性参数,模拟油、气和水三相的温度变化趋势,获得露点温度为95.6℃、NH_(4)Cl结晶温度为113.5℃。通过正交试验探讨HCl质量浓度、NH_(3)质量浓度、系统操作压力、注水量等因素对NH_(4)Cl结晶温度的影响,其影响由大到小顺序为:NH_(3)质量浓度、HCl质量浓度、注水量、系统操作压力。因此,在控制常压塔塔顶流出物各项指标时,应对NH_(3)质量浓度和HCl质量浓度进行严格控制,利用此变化规律将显著提高NH_(4)Cl结晶温度的预测效率,为管壳式换热器的铵盐腐蚀预测提供参考。 展开更多
关键词 管壳式换热器 失效因素 铵盐腐蚀
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基于Aspen EDR的管壳式换热器工艺选型设计教学实践
6
作者 晋梅 刘红姣 +3 位作者 安良 吴宇琼 宋姣华 邹琳玲 《广州化工》 CAS 2024年第7期204-207,共4页
管壳式换热器工艺选型设计是化工过程中设备设计的重要环节之一。为了避免手工计算中繁琐的计算和复杂的校核问题,以无相变的乙醇冷却器为例,探讨Aspen EDR软件在管壳式换热器工艺选型设计中的实践应用。通过Aspen EDR软件的教学示范,... 管壳式换热器工艺选型设计是化工过程中设备设计的重要环节之一。为了避免手工计算中繁琐的计算和复杂的校核问题,以无相变的乙醇冷却器为例,探讨Aspen EDR软件在管壳式换热器工艺选型设计中的实践应用。通过Aspen EDR软件的教学示范,激发学生学习积极性和主动性,提升学生运用理论知识分析和解决复杂化学工程问题的能力,强化专业软件应用能力。 展开更多
关键词 Aspen EDR软件 管壳式换热器 工艺选型设计 教学实践
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管壳式换热器换热管强化传热研究
7
作者 陈增良 徐伟胜 +4 位作者 丁晨 阮晓 吴哲 王琦超 洪炳沅 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2024年第4期19-30,共12页
研究了油库夏季高温导致的油气回收工艺中吸附罐回收率低、吸收塔解吸效率低、油气回收系统能耗过高以及安全隐患较多等问题。将温度较低的地下水作为冷却水,从实践的角度构建多种强化传热结构的管壳式换热器并采用CFD的方法对其热力学... 研究了油库夏季高温导致的油气回收工艺中吸附罐回收率低、吸收塔解吸效率低、油气回收系统能耗过高以及安全隐患较多等问题。将温度较低的地下水作为冷却水,从实践的角度构建多种强化传热结构的管壳式换热器并采用CFD的方法对其热力学与水力学性能进行多方面探究。结果表明当油气在管壳式换热器壳程中流动时,热流可以获得更好的冷却效果;油气在壳程流动时,CIRF型换热管具有最佳的热力学性能,RAW型换热管具有最佳的水力学性能。综合油气回收工况与计算结果配置CIRF型换热管的管壳式换热器在油气回收工艺中有着较强的适用性,其可以在有效提高油气的冷却效果的同时兼顾换热器的水力学性能。 展开更多
关键词 油气回收 CFD 管壳式换热器 翅片 强化传热
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不同折流板配置下的管壳式换热器壳侧性能分析 被引量：3
8
作者 徐义程 《炼油技术与工程》 CAS 2024年第8期33-37,50,共6页
在管壳式换热器中,不同的折流结构会诱导壳程流体产生各异的流态,导致其性能产生差异。研究了弓形板、盘环板、折流杆、整圆板、花隔板、螺旋板6种折流结构配置下的管壳式换热器壳侧的流场分布、温度分布、传热性能和阻力性能。研究发现... 在管壳式换热器中,不同的折流结构会诱导壳程流体产生各异的流态,导致其性能产生差异。研究了弓形板、盘环板、折流杆、整圆板、花隔板、螺旋板6种折流结构配置下的管壳式换热器壳侧的流场分布、温度分布、传热性能和阻力性能。研究发现:折流杆换热器和螺旋板换热器的流场、温度分布最为均匀,这两种折流结构改善了流场分布,克服了流动死区,有利于热量的均匀传递,其中,螺旋板换热器传热性能最强,折流杆换热器阻力性能最优;壳侧流场均匀化能够提高壳侧均温性,同时改善换热器的热工与水力性能。本研究可为热力系统中换热器的应用和选型提供理论参考,为换热器的优化设计指明方向。 展开更多
关键词 管壳式换热器 折流结构 壳侧流态 强化传热 计算流体力学
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管壳式换热器弓形折流板的结构优化
9
作者 吕林 虞斌 +1 位作者 王风录 江超 《化工机械》 CAS 2024年第3期368-374,共7页
为研究某高温烟气急冷器空气二次冷却系统的流动与传热特性,建立了管壳式换热器简化模型,运用ANSYS软件进行数值模拟,分析了折流板数量、相对缺口高度、折流板间距和换热器进出口管布置方式对换热器性能的影响。结果表明:折流板数量越多... 为研究某高温烟气急冷器空气二次冷却系统的流动与传热特性,建立了管壳式换热器简化模型,运用ANSYS软件进行数值模拟,分析了折流板数量、相对缺口高度、折流板间距和换热器进出口管布置方式对换热器性能的影响。结果表明:折流板数量越多,相对缺口高度越小,换热器压降越大,换热系数越大,综合性能指标越小;高温区域折流板间距小、低温区域折流板间距大的换热器比等间距折流板换热器平均换热系数提高了4.3%,平均综合性能指标提高了2.3%;空气出口管布置在热流体进口侧比布置在热流体出口侧平均换热系数提高了6.5%,平均综合性能指标提高了4.3%。 展开更多
关键词 弓形折流板 管壳式换热器 综合性能指标 结构优化 ANSYS
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管壳式换热器故障的影响因素分析与预防性措施 被引量：2
10
作者 赵光浦 《中国设备工程》 2024年第13期23-25,共3页
管壳式换热器作为一种主要的换热介质,由于其结构和工况的特殊性,导致出现腐蚀、渗漏和进灰尘等一些常见的问题,严重的可造成装置或设备的损坏。为使管壳式换热器平稳高效运行,延长使用年限,必须对换热器进行检修与维护,来降低失效概率... 管壳式换热器作为一种主要的换热介质,由于其结构和工况的特殊性,导致出现腐蚀、渗漏和进灰尘等一些常见的问题,严重的可造成装置或设备的损坏。为使管壳式换热器平稳高效运行,延长使用年限,必须对换热器进行检修与维护,来降低失效概率,提升运行效能。本文从设计、制造、运行3方面对影响管壳式换热器性能的因素进行了剖析,并对其在生产运行中可能出现的渗漏部位和渗漏的原因进行了详细的分析与归纳,提出了相应的维护优化措施。 展开更多
关键词 管壳式换热器 故障维修 处理和预防措施
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管壳式换热器折流板开孔流场特征及场协同分析
11
作者 李德涛 安亚中 +1 位作者 张灵东 张岩 《江西化工》 CAS 2024年第3期105-109,共5页
折流板是管壳式换热器最主要的结构之一,但流体介质容易在折流板背风侧产生一个相对静止的“流动死区”,影响换热器壳程的换热效果。因此,本文利用Fluent对换热器壳程折流板进行开孔研究,分析流体流动特征,同时利用场协同分析的方法对... 折流板是管壳式换热器最主要的结构之一,但流体介质容易在折流板背风侧产生一个相对静止的“流动死区”,影响换热器壳程的换热效果。因此,本文利用Fluent对换热器壳程折流板进行开孔研究,分析流体流动特征,同时利用场协同分析的方法对其进行了验证分析。结果表明:折流板开孔可有效减小换热器壳程背风区的“流动死区”,达到强化传热的效果。 展开更多
关键词 管壳式换热器 折流板开孔 CFD 流动特征 场协同分析
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管壳式换热器典型失效分析及应对措施
12
作者 马俊 《氮肥与合成气》 2024年第7期42-50,共9页
实际运行过程中,变压吸附装置管壳式换热器发生泄漏、腐蚀等情况,分析其故障发生的具体原因,提出材料选型、工艺指标监控、密封垫改进等改进措施,解决管壳式换热器出现的故障,并取得了良好的效果。
关键词 管壳式换热器 失效分析 腐蚀 泄漏 涡流检测
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压缩机级间管壳式换热器设计与软件开发
13
作者 张静 吴伟烽 +1 位作者 李程翊 吴四建 《压缩机技术》 2024年第1期1-7,共7页
管壳式换热器在各工业领域应用广泛,但其壳侧结构较为复杂,其传热与流动状态难以预测,且设计过程涉及大量的计算、图表及标准规范,导致设计周期长、费时费力。研究针对压缩机级间管壳式换热器进行了详细合理的设计与热工计算,确定了管... 管壳式换热器在各工业领域应用广泛,但其壳侧结构较为复杂,其传热与流动状态难以预测,且设计过程涉及大量的计算、图表及标准规范,导致设计周期长、费时费力。研究针对压缩机级间管壳式换热器进行了详细合理的设计与热工计算,确定了管壳式换热器热负荷、换热面积、传热系数等结构与热力参数;并基于MATLAB技术开发了压缩机级间冷却器的设计与校核软件,提高了设计人员的工作效率与换热器设计精度;最后针对一种工程案例,完成了对压缩机级间冷却器的设计计算。 展开更多
关键词 管壳式换热器 传热系数 阻力损失 软件开发
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双管程管壳式换热器的流动与传热机理分析
14
作者 徐义程 汪世益 《黑龙江工业学院学报（综合版）》 2024年第6期146-156,共11页
为探究双管程换热器内部流体的流动与传热机理,建立单管程、双管程换热器的数值计算模型,分析单管程、双管程换热器性能的异同,并探究了不同折流板配置下的双管程换热器内部流体的湍流流动和传热特性。研究结果发现,双管程换热器的管程... 为探究双管程换热器内部流体的流动与传热机理,建立单管程、双管程换热器的数值计算模型,分析单管程、双管程换热器性能的异同,并探究了不同折流板配置下的双管程换热器内部流体的湍流流动和传热特性。研究结果发现,双管程换热器的管程压降远大于单管程换热器,其管程流体在由第一管程进入第二管程时,会有较大的逆压梯度,在管程封盖中部分流体从主流流体中分离,形成涡流和流动死区,三种不同折流板配置的双管程换热器中,螺旋流换热器的壳程流体混合地较为均匀,并取得了优良的壳程综合性能。研究内容可为双管程换热器的性能优化提供指导,也为热力系统中换热器的选型和结构优化设计提供了理论参考。 展开更多
关键词 双管程管壳式换热器 强化传热 效能评价系数 计算流体力学
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管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模拟
15
作者 鲁霄 《化工自动化及仪表》 CAS 2024年第5期945-949,共5页
管壳式换热器管道中不同流速和不同流体密度的物质在流动过程中会引起流体不平衡,换热过程复杂,导致部分管道内液体温度出现波动,影响温度控制效果。为了确保管壳式换热器的出口温度达到生产需求,针对管壳式换热器换热过程对温度波动控... 管壳式换热器管道中不同流速和不同流体密度的物质在流动过程中会引起流体不平衡,换热过程复杂,导致部分管道内液体温度出现波动,影响温度控制效果。为了确保管壳式换热器的出口温度达到生产需求,针对管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模拟进行研究。首先分析管壳式换热器的换热过程,在假设条件下获得管道内壁与换热油、管道内壁/外壁和金属外表面间的换热关系;然后根据换热分析结果建立管壳式换热器的传递函数,量化换热过程;结合换热过程和PID算法,建立管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模型。模拟实验结果表明:该模型在分析控制精度、超调量和控制效率方面表现出良好的性能。 展开更多
关键词 温度控制 管壳式换热器 换热过程 PID算法 蚁群算法 超调量
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核级管壳式换热器密封垫片非线性分析研究
16
作者 杜坤 李彦青 +4 位作者 朱昊杰 王晓峰 洪昌 李振华 陆永浩 《化工机械》 CAS 2024年第4期565-570,共6页
采用有限元分析方法对核级管壳式换热器法兰螺栓连接结构的密封性能进行了研究。考虑垫片的非线性材料特性,应用ANSYS建立了有限元参数化模型,通过非线性分析提取密封垫片上的压应力,与垫片密封比压和垫片系数比较,直观地验证结构的密... 采用有限元分析方法对核级管壳式换热器法兰螺栓连接结构的密封性能进行了研究。考虑垫片的非线性材料特性,应用ANSYS建立了有限元参数化模型,通过非线性分析提取密封垫片上的压应力,与垫片密封比压和垫片系数比较,直观地验证结构的密封可靠性。对影响垫片密封性能的垫片位置和垫片宽度等参数进行了敏感性研究,垫片位置趋于密封面内侧、垫片宽度减小,密封性能越好。 展开更多
关键词 管壳式换热器 密封垫片 密封性能 非线性分析 有限元
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一种管壳式换热器管束与壳体的套装方法
17
作者 赵英权 李巧云 +5 位作者 陶剑锋 钟正彬 王云林 王淑霞 王彩霞 严连金 《石油和化工设备》 CAS 2024年第11期39-41,共3页
本文介绍的方法将管束作为固定对象,将壳体作为移动对象,利用壳体反套管束,不需要专用设备及工装,采用生产车间常用的起吊行车及卷扬机即可实现套装。
关键词 管壳式换热器 管束 壳体 套装
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管壳式换热器换热管偏心现象对传热性能影响研究
18
作者 耿伟轩 谢昌原 +2 位作者 薛铮 单鹏飞 封雪 《风机技术》 2024年第3期25-28,73,共5页
在管壳式换热器中,换热管和折流板之间存在板管间隙,在其安装使用过程中换热管总是不可避免地偏离折流板孔径中心位置,形成换热管偏心现象。利用CFD软件FLUENT进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。在计算中采用标... 在管壳式换热器中,换热管和折流板之间存在板管间隙,在其安装使用过程中换热管总是不可避免地偏离折流板孔径中心位置,形成换热管偏心现象。利用CFD软件FLUENT进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。在计算中采用标准k-ε模型,SIMPLE算法和压力方程为标准格式。从管壳式换热器出口介质压力降、温度和?传递有效度三个方面分析换热管偏心现象对传热性能的影响,将模拟结果引入换热器评价指标,优化管壳式换热器设计,提高换热效率,减少能源消耗,降低生产成本,从而提高生产效率。 展开更多
关键词 管壳式换热器 数值模拟 偏心换热管 评价指标
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新型双管程管壳式换热器的结构优化
19
作者 徐义程 《惠州学院学报》 2024年第6期59-66,共8页
针对新型双管程管壳式换热器,提出3种折流板优化方案,基于计算流体力学(CFD)软件,分析其在不同壳侧入口流速下的换热量、压降和综合性能指数EEC的变化特点,并结合场协同原理分析了壳程传热强化与降阻机理,得出最优性能折流板。研究结果... 针对新型双管程管壳式换热器,提出3种折流板优化方案,基于计算流体力学(CFD)软件,分析其在不同壳侧入口流速下的换热量、压降和综合性能指数EEC的变化特点,并结合场协同原理分析了壳程传热强化与降阻机理,得出最优性能折流板。研究结果表明,横流换热器的壳程流动死区较大,且横向冲刷换热管容易诱导管束振动;纵流换热器的壳程压降较大,导致EEC指数较小;螺旋流换热器的壳程流体混合得较为均匀,且综合性能指数随着流速的增长逐渐变大。单因素分析法和正交试验的结果均表明换热量和压降对折流板缺口率的变化更加敏感,研究内容可为新型换热器的结构开发与性能优化提供参考。 展开更多
关键词 管壳式换热器 强化传热 壳体流态 场协同 正交试验
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甲醇/水管壳式换热器的能效监测系统及实验分析
20
作者 吴道兴 孙燕华 +2 位作者 栾晨 赵立林 刘绪杰 《节能》 2024年第6期67-69,共3页
管壳式换热器作为热能传递的重要设备,广泛应用于化工、石油和电力等工业领域。通过采集管壳式换热器各项热力性能参数计算得到设备能效,利用大量实时数据和历史性能信息,实现设备的能效监测,对设备的长期运行表现进行全面研究,旨在提... 管壳式换热器作为热能传递的重要设备,广泛应用于化工、石油和电力等工业领域。通过采集管壳式换热器各项热力性能参数计算得到设备能效,利用大量实时数据和历史性能信息,实现设备的能效监测,对设备的长期运行表现进行全面研究,旨在提高设备的长期运行效能,确保在生产过程中的可靠性和经济性。 展开更多
关键词 管壳式换热器 能效检测 热阻 能效
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