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采用計算流體軟件對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數值模擬研究,對連續(xù)型螺旋折流板換熱器的結構參數進行了優(yōu)化分析研究。上海交通大學的曾偉平在研究板式換熱器的換熱和壓降過程中,先從單相流在板式換熱器流動出發(fā),建立了單相的換熱和壓降模型,獲得某種具體板型的換熱及壓降關聯式系數,提出兩相流在板式換熱器中換熱的換熱關聯式和壓降公式。對同軸徑向熱管換熱器殼程進行模擬計算,分析煙,速度、溫度及局部對流換熱系數沿殼程的變化規(guī)律,并尋求換熱器結構參數優(yōu)化值。水一水換熱器,用扁換熱管代替圓換熱管使之兼有兩種換熱器的優(yōu)點。為了便于對比,同時設計制造了一臺傳統(tǒng)管殼式換熱器。采用單相水為工質,對扁管殼式換熱器進行了大量的實驗研究,分析管程流量,殼程流量等因素對其傳熱和阻力性能的影響。
但是由于換熱器大多體積龐大,內部結構復雜,模型的網格處理比較復雜,且對計算機的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質模型,或者模擬換熱器理想模型。數值模擬與實驗方法相比具有如下優(yōu)點:模擬能力強。計算機模擬技術既能模擬真實條件,又能模擬某些理想化的假定,拓寬了實驗研宄的范圍,便于分析各種情況下換熱器的運行特性,并減少了實驗的工作量。管殼式換熱器作為重要的換熱設備,在石油化工生產領域廣泛應用,其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。數據完整。數值計算可以得出換熱器內部的流場、溫度場及壓力等參數的分布,據此,可以詳細分析換熱器內管束結構等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。經濟性好。利用計算機軟件數值計算的費用遠遠低于實驗研究的費用。周期短。數值模擬所用的時間相對于實驗要少,方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。
隨著結塘厚度的增加,換熱器管程出口溫度升高,殼程出口溫度降低。由于換熱面污據的存在,增大了換熱面的導熱熱阻,減小了其導熱系數,使管殼程的傳熱系數降低,從而影響了換熱器的換熱性能。最終導致換熱管程出口溫度升高,殼程出口溫度降低。數值模擬所用的時間相對于實驗要少,方便從各種參數的匹配組合中快速選擇的方案。采用換熱器的傳熱系數作為換熱器換熱效果的評價標準,以此來對比各組結坂工況的換熱器傳熱性能。隨著污振厚度的增加,換熱器的傳熱系數降低,這是由于污塘的存在,導致了換熱面的導熱熱阻增加,導熱系數減小,導致的換熱器傳熱系數降低,換熱效率減小。這說明:隨著換熱面結塘厚度旳增加,換熱器的傳熱性能降低。且隨著結拒厚度的增加,換熱器傳熱性能的這種降低趨勢越發(fā)平緩。