针对换热器EA-207管板与换热管焊缝失效,通过金相、SEM和EDS等手段,分析了换热管与管板失效部位的显微组织、腐蚀产物的成分。结果表明,焊缝处存在明显的未焊透,并有深且尖锐的尖角,导致局部应力集中。由于焊接过程中热循环的作用,在焊缝中出现魏氏组织等,使焊缝韧性大幅下降,缺口敏感性增加。换热器在服役过程中,壳程处为气相丙烯,在较高压力的作用下,气流速度较大,气体势必在管板-管焊缝处滞留。内部气相丙烯的不断撞击加之贴胀工艺未满足设计要求、焊接质过程中造成的焊缝厚度较薄及尖锐的空隙,终迅速引起焊缝的失效破坏。后提出了改进措施。
1 组成结构 铝制钎焊板翅式换热器是由板束、封头、接管、耐磨护板及支座等附件组成。 1.1 板束 板束是由各流体介质的通道按需要依次堆垛,钎焊成一体。每个通道主要由隔板(或侧板)、传热 翅片(或导流片)、封条等零件组成。 (1)导流片。导流片英文名distributor fin。它在铝制钎焊板翅式换热器中主要起导向流体介质的作用,分布在通道口与传热翅片之间。其中毗连通道口的导流片又称为端口翅片,英文名 port fin。在端口翅片与传热翅片之间的导流片又称为转向翅片,英文名 turning fin。 (2)传热翅片。传热翅片是铝制钎焊板翅式换热器的基本元件,主要用来传热,英文名 heat transfers fin。传热翅片类型主要分为锯齿型和打孔型。各种类型的翅片具体不同的规格尺寸。
针对目前对带内流道的板翅式换热器研究较少及其散热量计算误差较大等问题,基于空气、热流体及散热器三者耦合的基础,构建了带内流道的板翅式换热器散热特性的仿真分析模型以及小型风洞实验系统;结果表明,构建的仿真分析模型在空气速度为1 m/s、入口温度为25℃的冷却条件下,其散热量随热流体流量的增大而增加,直至流量为3 L/min后趋于稳定,该模型的数值分析结果与实验结果偏差在5%以内.实验验证之后,探索了换热器的散热性能与流道分级数的作用关系;结果显示,采用4级结构内流道的散热器散热性能,温度均匀性,但其内流道的温度仍低于热流体的入口温度22 K,这表明了在仿真分析中同时考虑空气、热流体及散热器三者耦合作用的必要性
折流杆式换热器自上世纪七十年代问世以来,以其抗振性能好、换热而得到广泛应用。折流杆换热器壳侧流体状态为纵向流(或称平行流),纵向流相比于横向流对换热管的激励强度具有数量级的减弱,的降低了换热管发生流体诱导振动的可能。然而,目前国内仍无针对折流杆式换热器换热管组件的设计方法和标准,大部分大流量折流杆换热器支撑结构的设计是在小模型试验参数的基础上进行局部比例放大而来,换热管折流杆支撑示意图如图1所示。由于大流量工况下换热管组件的局部振动特性与小模型存在较大差异,这种的设计方导致大流量折流杆式换热器的工程应用中出现换热管振动磨损的问题。本文通过大型折流杆式换热器管束组件振动磨损实例的分析、研究,优化大型折流杆式换热器的设计方法
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