本文關(guān)鍵詞：弓形折流板換熱器殼程流體流動與傳熱的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 換熱器廣泛應(yīng)用于化工、石油、電力、動力、能源、動力機械等眾多工業(yè)領(lǐng)域。換熱器工作性能的好壞對于這些行業(yè)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益有著十分重要的影響。由于換熱器幾何結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流動和換熱過程復(fù)雜,數(shù)值模擬的方法已經(jīng)成為研究換熱器內(nèi)部流動和傳熱特性的重要手段之一。本文以常用的管殼式換熱器(弓形折流板換熱器)作為重點研究對象,在改變折流板結(jié)構(gòu)的情況下,對管殼式換熱器殼程流動和換熱進行了三維數(shù)值模擬。 本文通過對復(fù)雜物理模型的簡化,采用計算流體力學(xué)軟件FLUENT所提供的標準κ-ε兩方程模型作為計算模型,應(yīng)用壓力修正的SIMPLE算法進行求解。 換熱器內(nèi)部的熱交換是一個管內(nèi)外流體借助換熱管壁相互作用的復(fù)雜過程,為了避免采用定壁溫假設(shè)的方法對管內(nèi)傳熱的影響的忽視,在研究殼程流動與換熱的計算中,同時考慮了管程流體流動和換熱對殼程的影響。在不同管程工況下,使用管程流體與殼程流體耦合計算的方法進行模擬計算。并且與僅考慮殼側(cè)流體流動與傳熱的定壁溫假設(shè)計算方法進行對比。發(fā)現(xiàn)兩種計算的結(jié)果存在較大差異。而且這種差異隨著管程流體流量的增加會慢慢減小。與傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論和實際情況吻合較好。雖然由于考慮了管內(nèi)流動可能使管內(nèi)傳熱的計算結(jié)果與實際換熱情況出現(xiàn)偏差,對以上兩種計算方法的比較產(chǎn)生影響,但是能夠揭示這兩種方法的差異和計算結(jié)果隨流體工況的變化情況。通過比較,本論文認為：同時考慮殼側(cè)和管側(cè)流動與傳熱的計算方法,更有助于揭示換熱器局部溫度場變化的實際情況。因此本文后面幾章的模擬就算均采取關(guān)內(nèi)外流體耦合計算的方法進行。 本文模擬研究的重點在折流板結(jié)構(gòu)變化對換熱器流動與換熱影響。在相同換熱器外部尺寸條件下,通過折流板數(shù)量和高度的變化來進行分析。得到了不同工況下,幾種換熱器結(jié)構(gòu)的殼側(cè)流體溫度場、壓力場。并且得出殼程進出口溫度、壓降、以及管程流體進出口溫差、換熱系數(shù)隨殼側(cè)流量變化的特性曲線。 在評價換熱器性能的指標中,h/△P指標是常用的一種方法,本文通過幾種工況下,不同折流板結(jié)構(gòu)的h/△P值的對比,得出換熱器性能指數(shù)隨折流板個數(shù)和折流板高度增加隨之降低的結(jié)論,與已有的換熱器理論和實驗研究結(jié)果相吻合。
【關(guān)鍵詞】：換熱器 湍流模型 流動與換熱 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK172;TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 換熱器簡述11-13
• 1.1.1 換熱器的分類12-13
• 1.1.2 換熱器的發(fā)展方向及趨勢13
• 1.2 管殼式換熱器13-15
• 1.3 強化傳熱技術(shù)簡介15-19
• 1.3.1 強化傳熱技術(shù)的分類15-16
• 1.3.2 強化傳熱的基本途徑16-18
• 1.3.3 強化傳熱的方法18-19
• 1.4 管殼式換熱器的研究現(xiàn)狀19-26
• 1.4.1 管殼式換熱器的實驗研究19-21
• 1.4.2 管殼式換熱器數(shù)值模擬的研究21-24
• 1.4.3 前人研究的不足和本論文的研究方向24-26
• 第2章 計算流體力學(xué)基礎(chǔ)與湍流模型介紹26-40
• 2.1 數(shù)值計算技術(shù)簡介26-34
• 2.1.1 CFD適用范圍26
• 2.1.2 CFD優(yōu)缺點26-27
• 2.1.3 主要數(shù)值計算方法27-29
• 2.1.4 有限體積法及其網(wǎng)格介紹29-31
• 2.1.5 有限體積法中常用的離散格式31-32
• 2.1.6 壓力修正SIMPLE算法32-34
• 2.2 湍流的數(shù)值模擬方法及湍流模型34-37
• 2.2.1 直接數(shù)值模擬35
• 2.2.2 大渦模擬35
• 2.2.3 Reynolds時均方程法35-36
• 2.2.4 標準k-ε兩方程模型36-37
• 2.3 FLUENT介紹37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 定壁溫假設(shè)對弓形折流板換熱器換熱模擬結(jié)果的影響40-56
• 3.1 數(shù)值計算的基本過程40-43
• 3.1.1 前處理40-42
• 3.1.2 計算求解42-43
• 3.1.3 后處理43
• 3.2 定壁溫假設(shè)對弓形折流板換熱器換熱模擬結(jié)果的影響43-54
• 3.2.1 模型描述、結(jié)構(gòu)參數(shù)與網(wǎng)格劃分44-47
• 3.2.2 模型求解設(shè)置47
• 3.2.3 計算工況47
• 3.2.4 計算結(jié)果分析47-54
• 3.3 本章小結(jié)54-56
• 第4章 弓形折流板換熱器殼程流動與換熱特性理與數(shù)值模擬56-77
• 4.1 換熱器殼程傳熱與流動的理論56-57
• 4.1.1 影響對流換熱的因素56-57
• 4.1.2 研究換熱器殼程傳熱與流動機理的流路分析法57
• 4.2 不同折流板結(jié)構(gòu)下?lián)Q熱器殼側(cè)流動與傳熱的數(shù)值模擬57-76
• 4.2.1 模型描述與網(wǎng)格劃分57-58
• 4.2.2 基本假設(shè)與模型求解設(shè)置58
• 4.2.3 計算結(jié)果顯示與分析58-76
• 4.3 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論與展望77-80
• 參考文獻80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果85-86
• 致謝86-87
• 附錄A87

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 付磊;唐克倫;文華斌;王維慧;付伶;;管殼式換熱器流體流動與耦合傳熱的數(shù)值模擬[J];化工進展;2012年11期

2 李志剛;尹俠;;橢圓形換熱管安放形式對換熱效率的影響[J];化工機械;2012年06期

3 付磊;付麗婭;唐克倫;文華斌;李良;;基于FLUENT的管殼式換熱器殼程流場數(shù)值模擬研究[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年03期

4 付磊;唐克倫;李良;王維慧;;管殼式換熱器流場數(shù)值模擬方法研究[J];現(xiàn)代制造工程;2013年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王軍政;基于弱流固耦合方法的換熱器流體誘導(dǎo)振動失效分析[D];華東理工大學(xué);2011年

2 文宏剛;管殼式換熱器設(shè)計方法與數(shù)值模擬研究[D];華東理工大學(xué);2012年

3 張之東;管殼式換熱器內(nèi)部三維流場數(shù)值模擬[D];河北科技大學(xué);2012年

4 徐瓊霞;運輸船舶氣泡潤滑減阻技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：弓形折流板換熱器殼程流體流動與傳熱的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：333715