使用CFD模擬技術(shù)是現(xiàn)今開展換熱器性能優(yōu)化的通用方法之一。依據(jù)合理的假設(shè),建立管殼式換熱器的簡化模型,運(yùn)用FLUENT軟件針對換熱器殼程流體在不同進(jìn)口速度條件下的流場和溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬。在殼程進(jìn)口流速為1m/s的情況下,針對折流板數(shù)目為8且折流板切口方向為水平的換熱器,其數(shù)值模擬所得到的出口溫度與實(shí)際的殼程出口溫度的誤差為-1.42%,誤差在允許范圍內(nèi),模擬結(jié)果正確。以j-f因子評價法作為換熱器傳熱性能的評判基準(zhǔn),重點(diǎn)分析了不同折流板數(shù)目和折流板切口方向?qū)Q熱器傳熱系數(shù)、壓降和綜合換熱性能的影響。結(jié)果表明:換熱器傳熱系數(shù)和壓降隨著折流板數(shù)目和殼程進(jìn)口流速的增加而增大。當(dāng)折流板數(shù)目為8且殼程進(jìn)口流速為1.5m/s時,換熱器綜合換熱性能最佳。折流板切口方向角越大,換熱器傳熱系數(shù)和殼程進(jìn)出口壓差越小。當(dāng)折流板切口方向角為45°且殼程進(jìn)口流速為1.5m/s時,換熱器綜合換熱性能最優(yōu)良。 

【文章來源】：東北石油大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：48 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

固定管板式結(jié)構(gòu)示意圖

換熱管在管板上的排列方式有等邊三角形、同心圓和正方形排列法。三種方法各有優(yōu)點(diǎn)，例如換熱管按等邊三角形時，能夠布置下更多的管子，具有很好的緊湊性，若按正方形排列則容易清洗換熱管束上的污垢，使換熱器壽命延長。換熱管在管板上的固定方法常采用有脹管法和焊接法兩種。脹管法可以使換熱管與管板固定地更加緊密，但易于造成換熱管破損。焊接法加工工藝簡單，但換熱管與管板間會存在間隙，在高溫高壓下可能造成換熱管破裂。實(shí)際中固定方法常采用“強(qiáng)度焊+密封脹”和“強(qiáng)度脹+密封焊”的方法，其思想是焊脹結(jié)合，利用焊脹兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，使管子在管板上能夠緊密連接。2.1.3 折流板折流板是為了改善管殼式換熱器流通截面積過大而導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)降低的關(guān)鍵零件，折流板的存在不會增加殼程程數(shù)，能夠用于改變殼程流體的流動方向和減小流通截面積，以提高殼程流體的速度和湍流強(qiáng)度，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。折流板主要分為有弓形和盤環(huán)形兩種，而弓形折流板又有單弓形、雙弓形和三弓形三種形式，具體形狀如圖 2-2 所示。殼體管束

換熱管在管板上的排列方式有等邊三角形、同心圓和正方形排列法。三種方法各有優(yōu)點(diǎn)，例如換熱管按等邊三角形時，能夠布置下更多的管子，具有很好的緊湊性，若按正方形排列則容易清洗換熱管束上的污垢，使換熱器壽命延長。換熱管在管板上的固定方法常采用有脹管法和焊接法兩種。脹管法可以使換熱管與管板固定地更加緊密，但易于造成換熱管破損。焊接法加工工藝簡單，但換熱管與管板間會存在間隙，在高溫高壓下可能造成換熱管破裂。實(shí)際中固定方法常采用“強(qiáng)度焊+密封脹”和“強(qiáng)度脹+密封焊”的方法，其思想是焊脹結(jié)合，利用焊脹兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，使管子在管板上能夠緊密連接。2.1.3 折流板折流板是為了改善管殼式換熱器流通截面積過大而導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)降低的關(guān)鍵零件，折流板的存在不會增加殼程程數(shù)，能夠用于改變殼程流體的流動方向和減小流通截面積，以提高殼程流體的速度和湍流強(qiáng)度，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。折流板主要分為有弓形和盤環(huán)形兩種，而弓形折流板又有單弓形、雙弓形和三弓形三種形式，具體形狀如圖 2-2 所示。殼體管束

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于流路分析法的管殼式換熱器數(shù)值模擬研究[J]. 聶成磊,王慧淵,歐國勇,李超聯(lián).  石油和化工設(shè)備. 2017(07)
[2]基于Fluent的管殼式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化[J]. 李青,孟瑋,王鵬.  電子機(jī)械工程. 2016(04)
[3]基于ANSYS-CFX的換熱器殼程流場的數(shù)值模擬研究[J]. 賀俊杰,魏志輝,劉衛(wèi).  北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2016(01)
[4]單弓形和新型折流板換熱器殼程流場的數(shù)值模擬及性能對比分析[J]. 黎蓉.  石油化工設(shè)計. 2016(01)
[5]基于Fluent的管殼式換熱器殼程流體流動與傳熱數(shù)值模擬[J]. 欒艷春,陳義勝,龐赟佶.  化工裝備技術(shù). 2015(05)
[6]管殼式換熱器傳熱效率影響因素及數(shù)值模擬分析[J]. 王慶鋒,龐鑫,趙雙.  石油機(jī)械. 2015(10)
[7]管殼式換熱器殼側(cè)不同折流板形式下流體流動與傳熱數(shù)值模擬[J]. 郭夢軍,劉紅姣,晉梅.  廣東化工. 2015(07)
[8]折流板換熱器殼程流體流動與傳熱特性數(shù)值模擬[J]. 王雪山,張健.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2012(12)
[9]管殼式換熱器流體流動與耦合傳熱的數(shù)值模擬[J]. 付磊,唐克倫,文華斌,王維慧,付伶.  化工進(jìn)展. 2012(11)
[10]折流板切口方向?qū)軞な綋Q熱器傳熱性能影響[J]. 文宏剛,周幗彥,朱冬生,覃新川.  化學(xué)工程. 2012(04)

碩士論文
[1]基于Fluent管殼式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化[D]. 孟瑋.西安電子科技大學(xué) 2015
[2]不同折流板管殼式換熱器數(shù)值模擬[D]. 華媛.青島科技大學(xué) 2014
[3]管殼式換熱器殼程流場與性能研究[D]. 關(guān)婷.安徽理工大學(xué) 2013
[4]管殼式換熱器數(shù)值模擬研究[D]. 胡巖.哈爾濱工程大學(xué) 2007



本文編號：3067629