杆栅支撑纵流壳程换热器壳侧流体流动与传热的数值模拟
管壳式换热器的建模、换热计算和CFD模拟
毕业设计（论文）管壳式换热器的建模、换热计算和CFD模拟专业年级2007级热能与动力工程专业学号姓名******** 杨郭指导教师刘巍评阅人刘庆君二零一一年六月中国南京任务书课题名称：管壳式换热器的建模、换热计算与CFD模拟课题类型：毕业论文任务书内容:1、英文资料的翻译5千个汉字字符以上（要求和热动、空调、能源、环境、新能源等本专业有关的内容，可以是英文著作、设备使用手册、英文文献检索、英文专利文献、网上专题介绍等实用性的、将来工作中可遇到的相关题材的文章，最好不要是科普类、教学类的英文）2、使用的原始资料（数据）及设计技术要求：2.1.管壳式换热器，热交换功率100kW，200kW。
2.2.温度进口350~500℃，出口温度150~200℃，流速可变；温度进口100~150℃，出口温度300~450℃，流速可变。
其总流阻损失应在满足规定要求。
2.3.换热器材料可选，几何尺寸可变；工作介质可选择（空气、水、氟利昂） 2.4.换热器外壁面绝热保温； 2.5.采用CFD模拟计算与能量分析，对系统进行相关工况的模拟；3、设计内容：3.1. 学习和消化设计任务书，按照设计任务书的设计内容，拟定工作内容和计划，拟定出设计和计算的每个过程中应该遵循设计要求与规定。
3.2.查找和收集有关管壳式换热器的历史和现状资料，查找相关管壳式换热器的运用案例，及其相关的技术条件和运行要求。
3.3.以科技文献检索，包括期刊、专利、设计标准、产品标准、设计手册、产品样本，寻找和熟悉相关的分析计算软件；熟悉设计工具软件、电脑等；3.4.根据已知参数，用ProE设计出符合要求的管壳式换热器，并学习如何导入相关软件进行网格设计；3.5.进行管壳式换热器CFD网格设计，用fluent软件对管壳式换热器进行变工况运行能量分析；3.5.分析计算换热器的流阻损失，其结果的合理性，分析提高换热效率主要手段和改进的方向。
3.6.输出的计算文件包括：3.6.1.完整的毕业设计任务书3.6.2.符合要求的算模型的结构、尺寸； 3.6.3.换热计算的过程、表格，计算结果的结论等等； 3.6.4.规定状态的CFD模拟结果和能量分析图； 3.6.5.毕业设计论文； 3.7.把所作的工作、学习的体会、方案的选择过程、计算方案过程等写在过程手册中，写好毕业设计论文。
新型板壳式换热器壳程流动与换热的数值模拟
强度及边界层 的扰 动， 起到了壳程强化传热的效果。对 于 ２种 不 同截 面形 式的换热器 ， 圆形截 面形式 的换 热器壳 程空 间利 用 率较 高 ， 流体 流动 充分 ， 交换 效果 更好 ， 同流量 下 ， 热 在 其壳 程对 流换热 系数 比方形截 面形 式 的高 ３ ％—４ ％ ， ５ ０ 压降 高 １％一１％ ， ７ ９ 单位压降下的壳 程对流换热 系数 高 １％～ ｌ％。该 数值模拟 结果对板 壳式换热 ５ ９
器的研究具有一定的理论意义和工程实用价值。 关键词 ： 板壳式换热器 ； 蜂窝板 ； 数值模拟
中图 分 类 号 ：Ｑ０ １５ Ｔ ５ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５９５ （０ ２ ｏ － ３ －５ １０ －９ ４ ２ １ ） ｌ ０ ００ ０
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｌ．ｉ ｅ ｆｏ ａ ｄ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｍ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｆｓ ｅ１ｓｄ ｗ ｎ ｅ ｔ ｔ ａ ｓｅ ｌ
第４ ０卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 １ 月
化学工来自程 Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ ４ ．１
Ｃ ＭＩ ＡＬ Ｅ ＨＥ Ｃ ＮＧＩ ＥＥ Ｎ ＣＨＩ Ａ ） Ｎ ＲＩ Ｇ（ Ｎ
Ｊｎ ２ ２ ａ ． ０１
新 型板 壳 式换 热器 壳 程 流动 与换 热 的数 值 模 拟
陈武 滨 ，江 楠
Ｔ ｃ ｎｌｇ ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ４ ， ｕｎ ｄｎ ｒｖ ｃ ， ｈ ａ ｅｈ ｏ ｙ ｕ ｎｚｏ ６ ０ Ｇ ａｇ ｏｇＰｏｉ ｅ Ｃ ｉ ） ｏ １ ｎ ｎ
Ａｂｓｒ ｔ Ａ ｎ ｗ ｔｐ ｐ ａｅ ｓ ｅｌ ｈ ａ ｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｗａ ｐ ｏ ｏ ｅ ｔａｃ ： ｅ ｙ ｅ ｌｔ －ｈ ｌ ｅ ｔ ｘ ｈ ｎ ｅ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｃａｃ ｌ ｔ ｎ ｌｕ ａｉ ｍｏ ｅｓ ｗｅ ｅ ｕ ｌ ｐ ｏ ｈｅ ｈ ａ ｏ ｄ ｌ ｒ ｂ ｉ ｕ ｆｒ ｔ ｅ ｔ ｔ
管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热的数值模拟研究
管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热的数值模拟研究一、本文概述本文旨在通过数值模拟的方法，深入研究管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热的过程。
管壳式换热器作为一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、能源、环保等多个领域。
在实际应用中，壳侧气液两相流动和传热过程的复杂性往往导致设计优化和运行控制的困难。
本文的研究对于提高管壳式换热器的性能，提升工业生产效率具有重要的理论和实践价值。
在数值模拟研究中，我们将首先建立管壳式换热器的数学模型，考虑壳侧气液两相流动的流动特性、传热过程、相间作用等因素，利用计算流体力学（CFD）等先进方法，进行求解和模拟。
通过对比实验结果，验证数学模型的准确性和可靠性。
在此基础上，我们将对管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热过程进行深入分析，探讨不同操作条件、结构参数对流动和传热性能的影响，揭示其中的流动和传热机理。
同时，我们还将探索优化设计方案，提高换热器的传热效率和稳定性，为实际工业应用提供有益的参考和指导。
本文将通过数值模拟的方法，全面研究管壳式换热器壳侧气液两相流动和传热的过程，为换热器的设计优化和运行控制提供理论支持和实践指导。
二、管壳式换热器的结构与工作原理管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、能源、制冷等工业领域。
其基本结构由管束、壳体和管板等几部分组成。
管束由多根管子平行排列组成，管子内部为流体通道，用于传递热量。
壳体则包围在管束外部，形成一个封闭的空间，壳体内也有流体流动，与管内的流体进行热量交换。
管板则起到固定管束和密封的作用，同时也作为流体进出口的连接部分。
管壳式换热器的工作原理基于热传导和对流传热两种基本传热方式。
当两种不同温度的流体分别流过管内和管外时，由于温度差异，热量会从高温流体传递到低温流体。
管内流体通过对流传热将热量传递给管壁，然后通过热传导方式将热量传递给管外流体，最终实现两种流体之间的热量交换。
在管壳式换热器中，流体的流动状态对传热效果有重要影响。
扭曲管换热器壳程流体流动及传热的数值模拟
摘要 ： 扭曲管因具有 较好 的强化传热性能得到关注 ， 针对扭 曲管管 内流体流动及 传热性能进行 了实验与数值研究 。 验证 了扭 曲管在低 船 下 ， 与普通圆管相比具有较好 的强化传热性能 。利用 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件 ， 研究 了扭 曲管换 热器壳
程 流 体 流 动 及 传 热 的特 性 。对 壳 程 流 速在 ０ ３ １０ｍ ｓ ．— ． ／ 的情 况 下 ， 别 得 到 了壳 程 流 体 的速 度 矢 量 分 布 、 度 场 分 温
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｗｉｔｄ ｔ ｂ ｔｒ ｃｓ ｍｏ ｅ ａｔ ｎ ｉｎ ｏ ｎ ｏ ｉｓｐ ｒｅ ｔｅ ｈ ｎ ｅ ａ ｒ ｎ ｆｒ ｃ ｒ ｃｅ ｓｉｓ Ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｔ ｓｅ ｕ ｅ ａｔａ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｗｎｉｇ ｔ ｔ ｅ ｃ ｎ ａ ｃ ｄ ｈｅ ｔｔａ ｓｅ ｈａａ ｔ ｒ ｔ ． ｈ ｏ ｆ ｉ ｃ
Ｐｒｖ ｎ ｅ，Ｃｈ ｎ ｏ ｉｃ ｉ ａ；２． Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌａ ｗｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ，Ｅａ ｔＣｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｉ ａ ｎｄ Ｐｏ ｒ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ｉ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ
ｏ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｓ ａｇ ａ ２０ ３ ，Ｃ ｉａ ｆ ｉ ｅａ ｄＴ ｃｎ ｌ Ｓ ｎ ｏ ｙ ｈｎ ｈ ｉ ０ ２ ７ ｈｎ ）
第３ ９卷 第 ５期 ２ １ 年 ５月 ０１
化
学
工
程
Ｖｏ ． １ ３９ Ｎｏ． ５ Ｍａ ２ １ ｙ ０１
Ｃ Ｅ Ｃ Ｌ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｃ Ｉ Ａ） Ｈ ＭＩ Ａ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ （ Ｈ Ｎ
扭 曲管换 热 器 壳程 流体 流 动 及 传 热 的数 值 模 拟
化学分离工程
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２ ０ ， ．２ Ｎ ． ６ ０ ６、 １１ ， ｏ １ ０ 关键词 ：氨水 ；垂直 降膜吸收 ；传 质； 模型
０ １ １ ９ ６ ６ １７ ５ ０ ・ｌ ３ ７
研 究 类 （ 工程 与技 术科学） 传热 、传质耦合 问题 的数学模型 ，采用 Ｅ ｇ ｎＦ ｒｈ ｅ ｒＢｉｋ ｎ 方程 描 述 ｒｕ ．ｏｃｈ ｉ ． ｒ ｍａ ｍｅ ｎ 多孔介质 中的流体流 动 ．运用交替方 向 隐式（ ＤＩ方法对 模型离散求解 ， Ａ ） 并采用 文献 中的实验数据对模 型进 行验证 ．计 算 了不同条件下颗粒物 料层 内气体和 固 体骨 架的温度场 、产物 气体浓度场 以及 固体转化率分布 ，以得 到多孔介质体 系 内固有化 学反应时的传热、 传质规律 ． 结 果表 明，不能忽略 固体骨架 与流体间 的 温度 差．入 口渗流速度 、入 口气体温度 以及 固体颗粒尺寸是 影响系统反应特性 的重要参数 ．研究 结果对具有强吸热 反 应 的固定床反应器 的设计和运行 具有 一 定的参考 作用 ．图 ８参 １ ４ 关键 词：煅 烧 ；多孔介质 ；传 热；传质 ； 耦合
１ ８ １ ８ ０４ ０ ８
使用有 限元方法研 究 了人体血液灌注 和 代明：一旦引入上述两种 因素 的影 响后 ，即相 当于在经典 的传热 方程 中增 加 了非线性 热源 项 ；该热源 项 的 出现 ，明显减慢 了低温 手术过程 中冷 刀 附近组织 的降温速 率 ，增加 了局 部位 置组织经历 的温度梯度 ；不仅减慢 了冷 刀周 围组织 冻结面 的生长速度 ，而 且减 小 了手 术过程中冰球 的最大半径 ．该结 果 对低 温 手 术 的 临床 应 用 具 有参 考 价
生物质热风炉换热器传热数值模拟及优化
生物质热风炉换热器传热数值模拟及优化摘要：在试验和测量的基础上，运用Catia对某生物质热风炉的换热器进行三维建模，运用Workbench中的Mesh模块对其进行网格划分，运用Fluent对热风炉换热器中空气流场和烟气流场进行数值模拟，得到空气和烟气的温度场、速度场等数据，并对计算结果进行分析讨论，提出改进措施，通过试验证明了数值模拟的准确性。
生物质热风炉作为一种节能、环保的加热取暖装置，已经得到越来越多的应用，可以在冬天用作取暖设备，也可以为粮食作物等烘干提供热源，还可以为温室大棚保温等。
生物质热风炉主要包括鼓风机、燃烧装置、换热器等，其中换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的装置，生物质热风炉的经济性、可靠性及使用性很大程度上受到换热器结构的影响。
由于换热器结构的复杂性，影响换热效率的因素众多，若仅仅依靠试验来优化换热器的结构以最大限度地提高其换热效率，那将是一个及其繁琐且冗长的过程。
随着计算机技术的发展和计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)知识的不断完善，CFD软件的计算速度、稳定性、精确性已经达到了可以信赖的程度。
因此，对某生物质热风炉进行CFD分析，得出内部气流的温度场、速度场，然后对其进行评价、优化以提高换热效率，最后通过试验验证结构的合理性。
1仿真模型1.1物理模型的建立该热风炉的换热器为间壁式换热器，温度不同的两种流体在被非隔热壁面分开的空间中流动，通过壁面传热和流体在导热壁表面对流，实现两种流体之间的换热。
换热器一般有管壳式和套管式两类，这里模拟的是管壳式换热器。
物理模型是进行后续模拟的实体基础，合理的物理模型能够为后续网格划分及分析计算省去很多不必要的麻烦。
在三维软件Catia中建立的换热器物理模型如图1所示，换热器主要参数如表1所示。
换热器的下方即为燃烧室，秸秆等生物质燃料在其下方燃烧，产生烟气伴随着大量热量流进换热管(管程流体)，换热器上方(即烟气出口)装有引风机使生物质燃料烧得更旺，产生更多的热量。
换热器壳程三维数值模拟及场协同分析
就 目前 文献 看 ，管壳式换 热器 的数值 计算 一般
采用 “ 元 流 道 ” 模 型 和 基 于 多孔 介 质 模 型 的 单
整体 模拟
Ｊ 。但 是 ，这 ２种 模 型 在 计 算 换 热 器
３ —
Ｌ
１
‘ －
整体 场协 同情 况 下 ，均有 一 定 的 缺 陷 ： “ 元 流 单 道 ” 模 型虽 然 能 够 表 示 换 热 器 的 压 降 、流 动 特 性 以及 传热 特性 ，但是 因为缺乏 整体 温度场 ，而 且 由
流 动计算 的那 部 分 流体 定 义 为 辅 助 流 体 。在 本 文 中 ，定义 壳 程 流 体 为 主 流 体 ，管 程 流 体 为 辅 助
流体 。
况。鉴于这 ２ 种模型的局限性 ，笔者采用多孔介质 分布 阻力模 型作 为换 热器壳 程流场 计算模 型 ，引人
换热 器核 心模 型作 为能量方 程模 型 ，可 以很好 地解
５ ＝一（ ｄｐ＋∑ ｃ 寺ｐ嗍 （） ｉ ∑Ｄ ｚ ／ ） １
上式 负号 表示 动 量 源项 与 流 体 流动 方 向，等式右边第一
项 是粘度 损失 ，第二 项是 内部损 失项 。Ｄ和 Ｃ分别 是 特定 的矩阵 。
２ ．换热 器核 心模型
ｑ ｌ （ ｃ） （ ， ｃ ｅ ｌ＝ ｍ 一 ｆ ） （） ２
于使用周期模型条件 ，使其不能计算最常见的变管 壁温 条件 ，所 以不 能反 映整 个 换 热 器 的 场 协 同关
系 ；基 于多孔介 质模 型介质模 型虽 然能 够 比较 理想
地反映整体流场 ，但是其能量方程源项几乎无法正
确估 计而 导致计算 误 差较大 ，不 能正确 反映实 际情
管壳式换热器流动及传热的数值模拟(最全)word资料
管壳式换热器流动及传热的数值模拟(最全)word资料1管壳式换热器流动及传热的数值模拟尤琳,山东豪迈化工技术摘要:本文以管壳式换热器为例, 辅以有限元软件进行流场模拟, 通过合理简化模型和设置合理的进出口边界条件, 对流体的流动和传热进行数值模拟, 得到相应的速度、压力、温度分布云图, 对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。
引言换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。
在化工厂中, 换热器的约占总的 10%~20%;在炼油厂中,该项约占总的 35%~40%。
换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足工艺流程的需要, 也是余热、废热回收利用的有效装置。
鉴于换热器在工业生产中的重要作用及其能耗较大的现状, 改进和提高换热器的性能及传热效率成为节能降耗的重要途径, 将产生重要的经济效益和社会效益。
1换热器介绍1.1换热器分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构形式也不同,按照传热原理分类,可分为:间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器;按照用途分类,包括:加热器、预热器、过热器、蒸发器; 按照结构分, 可分为浮头式换热器、固定管板式换热器、U 形管板换热器、板式换热器等。
间壁式换热器举例蓄热式换热器举例直接接触式换热器举例1.2换热器研究及发展动向(1物性模拟研究换热器传热与流体流动计算的准确性, 取决于物性模拟的准确性。
因此, 物性模拟一直为传热界重点研究课题之一, 特别是两相流物性的模拟, 这恰恰是与实际工况差别的体现。
实验室模拟实际工况很复杂, 准确性主要体现与实际工况的差别。
纯组分介质的物性数据基本上准确, 但油气组成物的数据就与实际工况相差较大, 特别是带有固体颗粒的流体模拟更复杂。
为此, 要求物性模拟在试验手段上更加先进,测试的准确率更高。
从而使换热器计算更精确,材料更节省。
纵流式换热器壳侧支撑方式的数值研究
ａ ｄ ｓ ｌ－ ｕｐ ｏｒ ｓ ｆ ｎ ｅ ｆｓ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｅ ｔ ｂｅ ｖ — ｕ ｂｕ ｄｌ ｓ ｎ ｍ ｉ ｅ ｔ ｅ ｎ ｅ ａ ｄ ｘ ｄ ｕｂ ｂｕｎ ｌ ｓ ｎ ｈｅ ｕ ｌ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｌ ｗ ａ ｈ ａ ｄ ｅ ｉ ｔ ｆ ｌｙ ｅ ｅ ｏ ｅ ｆｏ ｎｄ ｅ ｔ
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ Ｋ １４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ３ 一 】 ５ （ ０ ７ ５ ０ ７ ７ ４ ８ １ ７ ２ ０ ）０ —１ ９ 一Ｏ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｌｓ ｄ ｕ ｐｏ ｔ ｏ ｍ ｒｃ ｌｉ ｅ ｔｇ ｔｏ ｎ ｓ ｌ ｉ ｅ ｓ ｐ ｒ ｆ ｌ ｎ ｉｕ ｉ ａ ｌ ｗ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｏ ｇ ｔ ｄ ｎ ｌｆｏ ｈｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒ
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第５ ８卷 第 ５ 期 ２ ０ 年 ５月 ０７
化
工
学
报
（ ｈｎ ） Ｃ ｉａ
Ｖ ｏ．５ ＮΒιβλιοθήκη １ ８ ．５Ｍ ａ ２０ ｙ ０７
Ｃｈ ｍｉａ Ｉ ｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ ｎ ｇｎ ｅｉ ｎ
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导向型折流栅强化换热器壳程传热的数值模拟
图 １ 壳程流 体的斜 向流
Ｆｉ ． Ｓ ｄ ｌ ｇ Ｆ ｏ ｉ ｈ ｌ Ｓ ｄ ｇ １ ｉ ｅ ｉ ｌ ｗ Ｓ ｅ ｌ ｉ ｅ ｎ ｎ
换 热 管 折 流 圈
折 流 片
图 ２ 折 流栅 与管束装 配示 意图
Ｆｉ ． Ｓ ｈ ｍ ａｉ ａ ｒ ｍ ｆ ｓ ｍｂ ｙ ｏ ｇ２ ｃ ｅ ｔｃＤｉｇ ａ ｏ Ａｓ ｅ ｌ ｆ Ｓ ｕ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ｈ ￣ ｒ ｆ ｓａ ｄＴ ｂ ｌ ｕ ｅＢｏ ｎ ｌ ｕ ｄｅ
烈 变 化 和动 能 损失 ，有 效 利用 横 向流对 换 热 管更 为强烈的冲刷作用引起强化传热效果【 Ｊ 其总体 ５。 ， ６
优等特点。其流动状态和装配示意图分别如 图 １ 和 图 ２所 示 。 壳程流体在倾斜流道 中受迫流动形成射流 ， 扰 动 作 用强 烈 。倾 斜设 置 的折 流 片对 壳 程流 体 的 扰动效果明显强于折流杆 ，有助于提高主流区的 湍动程度和平均流速 。使用斜 向折流片支撑换热 管时可采用三角形布管方式 ，故壳程 紧凑程度 比 折流杆换热器高。因斜 向折流片对 流体 的阻挡程 度小于 弓形折流板且消除了大部分流动死区 ，壳 程压降 比弓形折流板换热器 的明显降低 ， 故斜 向 流管壳式换热器具有显著 的强化传热和流动减阻 效果 ，尤其适合 于传热系数要求较高而流体外加
上 的纵向流动趋势 ，在一定程度上继承 了纵向流 换热器抗振性能好 、除垢 防垢效果强、综合性能
收 稿 日期 ：２ ０ —４１ ；修 回 日期 ：２０ －９１ ０ ９０ —９ ０９０—０
ｌ４ １
核 动 力 工 程
Ｖ １３ ． ． ． ０ ０ ０ ＿． １ＮＯ２ ２ １
动力 有 限的工 况场合 。
导 向型 折 流 栅 强化 换 热 器 壳程 传 热 的数 值 模 拟
换热器壳程流动与传热数值模拟理论知识简介
换热器壳程流动与传热数值模拟理论知识简介2.1流体流动基本控制方程流体介质的流动必然会受到物理学守恒定律的支配，流体介质的流动要满足三个基本的物理量守恒定律，其分别为：物质的质量守恒定律和物质的动量守恒定律以及物质的能量守恒定律。
如流体介质的流动属于湍流流动状态，其还必须满足附加湍流输送的方程[38][39]。
2.1.1质量守恒方程质量守恒定律可表述为：在单位时间里流体微元体内质量的增加，等于同一时间间隔内流入该微元体的净质量[40]。
质量守恒方程可表示为： ()()()0u v w t x y zρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ （2-1） 其中()()()u v w x y zρρρ∂∂∂++∂∂∂项是流体质量流密度的散度。
()()()()u v w div U x y zρρρρ∂∂∂++=∂∂∂，故以上公式可以用矢量符号表示为：()0div U tρρ∂+=∂ （2-2） 其中，ρ—流体的密度，U —速度矢量，t —时间，u ，v ，w 则分别是速度矢量U 在x 方向、y 方向、z 方向的坐标分量。
2.1.2动量守恒方程动量守恒方程可表述为：微元体中流体动量对时间的变化率，等于外界作用在该微元体上的各种力之和。
根据此项定律，流体在x 、y 、z 方向动量守恒方程可表述为：x 方向： ()()()()(2)[()][()]x u uu vu wu P f t x y z x u v u w u divU x x y x y z x zρρρρρμλμμ∂∂∂∂∂+++=-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++++∂∂∂∂∂∂∂∂y 方向： ()()()()(2)[()][()]y u uu vu wu P f t x y z y u v u w v divU y y x x y z y zρρρρρμλμμ∂∂∂∂∂+++=-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++++∂∂∂∂∂∂∂∂ （2-4）z 方向： ()()()()(2)[()][(z w u w v w w w P f t x y z z w u w w v d i v U z z x z x y y z ρρρρρμλμμ∂∂∂∂∂+++=-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++++∂∂∂∂∂∂∂∂ （2-5）其中，μ表示流体动力粘度，f 表示流体单位质量体积力，λ则称为流体第二分子粘度，对于气体可以取为2/3λ=-[41]。
自然循环换热器壳侧传热及流动的数值模拟
（ 哈尔 滨 工 程 大 学 核 安 全 与 仿 真技 术 国防 重 点 学 科 实 验 室 ， 黑龙 江 哈 尔 滨 １０ ０ ） ５０ １
摘 要 ： 分 析 换 热 器 的求 解 模 型 和 内部 结 构 的不 同对 传 热 和 流 动 特 性 的影 响 ， 等 效 自然 循 环 换 热 器 的 为 用
ｏｆｔ ｈ ａ ｅ ｈ ｎｇ ｒ ｈｅ ｅ ｔ ｘｃ ａ ｅ ｍｏｄ ｌ ｆ ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｏ ｖ ｎｇ ｅ ｏ ｆ ｅ ｅ ｓ ｌ ｉ ｍｏｄ ｌ ａ ｓ ｒ ｔ ｅ ｅ ｓ ｎｄ ｔ ｕｃ ｕｒ ｓ， ａ ａ ｉｔ ｖ ｒｅ ｙ ｏｆ ｔ ａ ｆ ｍａ ｉ ｏ ｈｅ ｒ ｎｓｏｒ ｔｏｎ ｔ ｔ ｍｏｄ ｌ ｑ ｉ ｌ ｎｔ ｏｒ ｈｅ ｅ ｔ ｘ ｈ ｎｇ ｒ ｅ ｅ ｕ ｖａ ｅ ｆ ｔ ｈ ａ ｅ ｃ ａ ｅ ｗａ ｓ ｕｄ ｅ ． Ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｉｄ ｎ ｈｉ ｐａ ｅ ，Ｆｌ ｎｔｓ ｆ ｗａ ｅ ｗａ ｅ ｏ ｓｍ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ —ｉｌ ｎｄ ｆｏ ｆｅ ｄ ｏ ｈｅ ｐｒ ｕｅ ｏ ｔ ｒ ｓ ｕｓ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｈｅ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｆｅ ｄ ａ ｌ ｗ—ｉｌ ｆｔ ｅ ｕｉ ａｅ ｍｏｄ ｌ ａ ｉ ｖｅ ｔｇ ｔ ｉｓ ｈｅ ｔｔ ａ ｆ ｒ ｉ ａ ｆｏｗ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ． ｑ ｖ ｌｎｔ ｅ 。 ｎｄ ｎ ｓ ｉ ａ ｅ ｔ ａ — ｒ ｎｓ ｅ ｒｎｇ ｎｄ ｌ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ
模 型 进 行 多种 变换 。用 Ｆｕ ｎ 软 件对 等效 模 型进 行 非 稳 态 数 值 模 拟 ， 究 其 传 热 和 流 动 特 性 。通 过 比 ｌｅｔ 研 较 分 析 不 同模 型 的 温度 场 和 流 场 的变 化 ， 该 换 热 器 的 传 热 过 程 和 自然 对 流 情 况 有 较 深 刻 的认 识 。 结 对 果表明 ： 自然 循 环 换 热 器 的 传 热 管 内 外 温 差较 大 ， 流 动 较 复 杂 ， 用 湍 流 模 型 计 算 更 为 合 理 ； 热 管 位 且 选 传 置 的 不 对 称性 ， 起 左 右 两 侧 传 热 和 流 动 的不 对 称 性 ， 得 流 体 相 互 影 响 ， 强 了 自然 对 流 作 用 ； 热 管 引 使 增 传 的形 状 由 直 管 变 为 ｃ 型弯 管 ， 构 的 复 杂性 在一 定 程 度 上 增 强 了流 体 温 度 分 布和 流 动 的不 规 则 性 ， 得 结 使 湍流强度增加 ， 使换热效果得到改善。 致 关键词 ： 热器 ； 稳态数值模拟 ； 换 非 自然对 流
管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟
模拟软件 中对管壳式换热器 的壳程流体 的流动与传热进行 了数值模拟计算 ， 得到 了不 同折流板 间 距及 入 口流速 的情况 下换 热器 壳程流体 温度 场 、 度场 和压 力场 ， 速 分析 了折流板 间距及入 口流 速对
换 热效率 和流体 诱 导振 动 的影 响 ， 对换 热器 结构优 化设 计提 出了改进措 施。
Ｆ Ｌ ｉ， ＮＧ —ｌ ＴＡＮＧ Ｕ ｅ ＺＥ Ｙｉ ｉ ， ｎ Ｋｅ—ｌ ｎ ， ｔ Ｈａ —ｙ ｎ ｕ Ｊ Ａ ｉ ａ ｇ
（ ． ｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｉ ｌａ ｄ ＥｅｔｃｌＥ ｇ ｅｒ ｇ ｉｈ ａ ｎ ｅｓｙ ｏ ｃｅｃ １ Ｃ ｌ ｇ ｆＭｅｈ ｎ ａ ｎ ｌｃ ｉａ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｓｃ ｕｎ Ｕ ｉ ｒｉ ｆＳ ｉ ｅ＆ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｅ ｃ ｒ ｎ ｉ ｖ ｔ ｎ ｎｉ ｅ ｎ ， ｎ ｉ
ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｓ ｐ ｒｏ ｍｅ ｎ ＡＮＳ ＵＥＮＴ １ ０ ｓ ｆ ｒ ｎ ｕｂ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒｗａ ｅｆ ｒ ｄ ｏ ＹＳ ＦＬ ｏｔ ｅ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｆｃ ｓｏ ｈｅ ｂ ｆ ｅ ３． ｗａ ｎ ｈ ｆｅ ｔ ｆｔ ａ ｌ ｐ ａｅ ｓ ａ ｉｇ ａ ｄ ｅ ｔａ ｃ ｅ ｏ ｉ ｏ ｔ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｈ ｌｉ ｎ ｃ ｄ ｖｂ ａ ｉｎ ｗｅ ｅｄ ｓ ｌ ｔ ｐ ｃｎ ｎ ｎｒ ｎ ｅ ｖ ｌｃ ｔ ｔ ｈｅ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒｅ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｔ ｅｆｕ ｄ ｉ ｄｕ ｅ ｉｒ ｔｏ ｒ ｉ— ｙ ｉ ｃ ｓｅ ｕ ｓ ｄ，ａ ｄ ｔ ｔ ｔ ｒ ｐｉ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｆｔｅ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｎ ｈｅ ｓｒ ｕ ｅ ｏ ｔ ｕｃ ｍｉａ ｉ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ． ｏ ｈ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｈｅｌａ ｄ ｔ ｂ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒ； ｓ ｌ ｎ ｕ ｅ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ＡＮＳ ＬＵＥＮＴ ０； ｈ ｌ ＹＳ Ｆ １ ３． ｓ ｅｌ—ｓｄ ｕ ｄ； ｕｉ ｏ ａ ｄ ｈ ａ ｉ ｅ ｆ ｉ ｆ ｄ ｆ ｗ ｎ ｅ ｔ ｌ ｌ ｌ ｔａ ｓｅ ； ｕ ｒｃ ｉ ｌｔｏ ｒ ｎ ｆｒ ｎ ｍｅ ａ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｉ ｌ
管壳式换热器壳程流动和传热的数值模拟研究进展
Ｐｒ ｇ ｅ ｓｊ Ｎｕ ｒｃ ｌＳｍ ｕ ａｉ ｎ Ｓ ｕ ｙ ｏ ＦＩ ｉ ｎＯ ａ ｄ Ｈｅ ｔＴ ａ ￣ｅ ｏ ｒｓ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ ｔ ｔ ｄ ｆ ｕ ｄ ｏ Ｗ ｎ ａ Ｐｎ ｒ ｊ ｈｅ ｓ ｅ ｏ ｈ ｌ ａ ｄ Ｔ ｂ ａ ｘ ｈ ￣ ｒ ｎ Ｓ ｌ ｉ ｆＳ ｅ ｌ ｎ ｕ ｅ Ｈｅ ｔＥ ｃ ａ ｌｄ ｓ
管束支撑 进行 实验研究 时， 设备庞大 、 影响因素
多 ， 想对 每 一种 结构 和工 况都 进行 实验 研究 ， 要 工 作量 太大 ， 至难 以实 现 而且 ， 实验 方法无 法 甚 用 看到 结 构 对 流 体 流 动 和 传 热 微 观 上 的影 响 。 因 此 ， 然实 验 研究 直观 、 虽 真实 、 可靠 ， 由于受 到实 但
国内、 外学者对管壳式换热 器的数值模拟研 究 主要集 中在壳程 ， 构 上主要 针对 弓型 折 流板 。 结 在弓型折流板式换热 器 中， 流体流动和传热过程 是相 当复杂 的 。首 先 ， 程 内的 流 体 流动 时 而垂 壳
直 于管 束 ， 而 又平 行 于管 束 ， 流 经折 流 板 时 ， 时 在 有一部 分 流体 从 管 孔 间 隙 泄漏 ， 有 一 部分 流体 还
管壳 式换 热 器是工 业 中广 泛应 用 的一种换 热 设备 。随着 强 化 传 热 技 术 的 发展 ， 壳式 换 热 器 管 的结构 不断 更 新 ， 出现 了多 种 高效 换 热管 和新 型
管束支撑 。传统 的换 热器研 究主要采 用实验方
法 ， 高效 换 热管 的实 验研 究 相对简 单 ， 对 而对新 型
定流体流动 阻力 与传热 系数 是相 当困难 的。通 常， 首先对 实 际结 构做某 些 简化 假设 ， 然后 在 适 当
三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性数值研究
基金项 目：国家 自 然科学基金 （ ｏ １ ０ ０２ Ｎ ． ０６ ９ ） ５ 作者简 介：董其伍 （ ９ ｌ ） 男 ， １４ 一 ， 浙江宁波人， 教授 ， 博士生导师 。 主要从事过程装备传热与节能技术 。
２１ 年 ４ ０２ 月
董其伍 ，等 ． 三叶孔板换 热器壳程 流体 流动 和传热特性数值研究
（ ）在三 叶孑 板 换热 器壳程 内，流体流 经三 叶 ２ Ｌ
图 １ 各 换热 管的 平均壁 面对 流传 热 系数 ０
从 图 １ 以看 出，在每一行换热 管 中，靠近壳 ０可 体壁 面 的换热管 的壁 面对流 传热 系数小 于位 于壳体 轴心 位置 的换热 管壁 面对流 传热 系数 ，且沿垂 直 于 对称线指向壳壁 的方 向，换热管的壁面对 流传热 系数 逐渐减小 。为了分析其原 因，对壳程纵向截面的速度
ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｆ ｒ ｃ ｓ ｅ ｉ ， ｕ ， ｅｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｆ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｄ ｓｇ ａ ｅｍｅ ． ｈ ａ ａｆ ｍ ｅ ｕ ｔ ｏ ｏ ｅ ｓ ｓｇ ｔ ｓ ｔ ｅ ｕ ｒ ｒ ｈ ｓ ｐ ｄ ｎ ｈ ｈ ｅ ｎ ｓｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉ ｃ ｌ ｂ ｔ ｅ ｎ ｎ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｃ ｏ ｅｓ ｒ ｙ ｃ ｔ ｈ ｒ ３ ｐ ｒ ｍｅ ｉ ｒ ｃ ｓ ； ｅ ｉ ； ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｙ ｌ ｎ ｐ ａ － ａ ｃ ｅ ； Ｄ ａ ａ ｔ ｃｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ａ ｐ ｉ ｔ ｒ ｎ ｃ ｏ
可建立周期性全截面计算模型 。由图 １ 叶孑 支撑板 三 Ｌ
束 改为纵 掠管束 ，能有 效减 少流 动死 区并减 弱管 束
诱导振动 ［ ５ ］ 由于支撑板孑 内产生 的流体射流 ，可 ；且 Ｌ
壳管式换热器壳侧汽液两相流场三维数值模拟
1 物理模型与数值方法
利用 FLUENT前处理软件 GAMB IT生成计算网格 ,采用 非结构化六面体网格 ,如图 1 所示 。换热器壳体纵向高度 2m ,壳内对称布置有 30 根换热管 , 进 、出口接管管径均为 209mm ,它们和壳体之间的交接面使用非完全对接的方法处
图 1 三维计算网格示意图
图 2 换热管壁温度随换热管长度变化曲线
2 计算结果分析
2. 1 原型两相流动计算结果分析 选取了几个有代表性的截面进行分析研究 ,各截面相对
位置如图 3所示 ,截面 1到截面 7分别是沿纵向不同高度上 的横截面 ,它们与底部管板纵向距离分别为 100mm、500mm、 900mm、1 200mm、1 500mm、1 800mm、1 920mm。截面 8 是沿 流动方向所截的纵向剖面 。为了避开换热管 ,得到一个能够 完整表述纵向流动情况的截面 ,以便更清楚地研究流动沿纵
第 4期
许佳伟等 :壳管式换热器壳侧汽液两相流场三维数值模拟
2 63
图 5 沿流向各横截面的平均温度
图 8 加绝热衬管后水平横截面平均温度以及蒸气体积分数变化
图 6 沿流向各横截面的平均速度 综上分析可知 ,换热器的相变过程主要发生在上半部 分 ,由此而造成壳体上面温度梯度很大 。换热器顶部高温气 流聚集 ,使热量不能及时地顺利排出 ,易导致局部过热和烧 损 ,这对换热器的工作的稳定性有极为不利的影响 。 2. 2 加套绝热衬套对壳侧流场的影响 针对原型管壳式换热器出现的问题 ,为了减少换热器顶 部蒸气集聚 ,降低该区域的温度 ,本文采取了安装绝热衬管 的改型方案 ,即在顶部环热管外加长 100mm 绝热衬管 ,如图 7所示 ,计算中将该段设为绝热壁面 。
Abstract:By using the numerical methods p rovided by FLUENT, A numerical study of the gas2liquid two2phase flow in a shell2tube heat exchanger was performed. The results show that there exists obvious accumulation of high temperature vapor in the shell side near the head p late. After the installation of adiabatic p ipe in this region, the flow is obviously imp roved and the vapor consump tion reduced. The total heat transfer rate and flow mass increased by 13. 04% and 5. 18% respective2 ly. The steam volume fraction at the exit decreased by 4. 34% , which illustrated that the performance of heat exchange im2 p roved significantly. The findings w ill be helpful to the comp rehension of the inner flow s in the shell2tube heat exchanger as well as p rovide a reference for the design and structure op tim ization of heat exchanger. Key words: hea t exchanger; ga s2liqu id two2pha se flow; ad iaba tic p ipe; top flow
管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟
管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟付磊;曾燚林;唐克伦;贾海洋【摘要】A parametric model on the shell and tube heat exchanger was established using ANSYS parametric modeling method. The numerical simulation on the shell -side fluid flow and heat transfer of shell and tube heat exchanger was performed on ANSYS FLUENT 13.0 software, and the effects of the baffle plate spacing and entrance velocity to the heat transfer efficiency and the fluid induced vibration were discussed , and the structure optimization design of the heat exchanger are proposed based on the results.%利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2012(029)005【总页数】6页(P36-41)【关键词】管壳式换热器;ANSYS FLUENT 13.0;壳程流体;流动与传热;数值模拟【作者】付磊;曾燚林;唐克伦;贾海洋【作者单位】四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000;东方锅炉(集团)股份有限公司,四川自贡643000;四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000;四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000【正文语种】中文【中图分类】TH123;TE9650 引言管壳式换热器由于具有结构可靠、技术成熟、设计与制造相对简单、生产成本低、承受高温高压、选材范围广、适应性强、处理清洗方便等优点被应用在能源、动力、核能、石油、冶金、制冷、化工等工程领域［1］。
管壳式换热器壳程流动与换热数值模拟
管壳式换热器壳程流动与换热数值模拟发表时间：2019-05-30T16:57:06.610Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：吴林陈臣[导读] 通过合理简化，建立管壳式换热器的实体模型，利用计算流体力学软件Fluent对换热器内部壳程流体流动与换热进行数值模拟，得到壳程流体流动的温度场、速度场、压降分布图等。
根据模拟结果，深入认识换热器内部壳程流体流动情况。
南京天华化学工程有限公司江苏南京 211178摘要：通过合理简化，建立管壳式换热器的实体模型，利用计算流体力学软件Fluent对换热器内部壳程流体流动与换热进行数值模拟，得到壳程流体流动的温度场、速度场、压降分布图等。
根据模拟结果，深入认识换热器内部壳程流体流动情况。
关键词：管壳式换热器；Fluent；数值模拟Abstract：Through reasonable simplification，the solid model of shell-and-tube heat exchanger is established，and the shell-side flow and heat transfer in heat exchanger are simulated by CFD software Fluent. The temperature field，velocity field and pressure drop distribution of shell-side fluid flow are obtained. According to the simulation results，the fluid flow in shell side of heat exchanger is deeply understood.Key words：Shell-and-tube heat exchanger Fluent numerical simulation换热器作为一种在石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等行业使用的通用设备，在生产中占有重要地位。
-Fluent数值模拟在制冷与空调领域中的应用
低温与超导第38卷 第10期其 它O thers Cryo .&Supercond .Vol .38 No .10收稿日期:2010-06-18作者简介:刘荣(1984-),男,硕士生,主要从事低温制冷的应用研究。
Fluent 数值模拟在制冷与空调领域中的应用刘荣,陶乐仁(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200090)摘要:Fluent 软件是流体力学中通用性较强的一种商业CF D 软件,应用范围很广。
主要介绍Fluent 在制冷与空调中的应用。
Fluent 模拟适用于制冷领域等现代技术对过程模拟的要求,同时满足现代化生产设计,是制冷与空调设计的一个重要发展方向。
阐述了Fluent 模拟仿真在制冷领域的现状及发展概况;重点对Fluent 在工艺过程中的模拟作了介绍。
利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。
关键词:Fluent;数值模拟;制冷与空调;应用Fluen t nu m er i ca l sim ul a ti on appli ca ti on s i n the f i eld of refr i gera ti on and a i r cond iti on i n gL iu Rong,Tao Leren(I nstitute of Energy and Power Engineering,University of Shanghai for Science and Technol og,Shanghai 200090,China )Abstract:Fluent s oft w are is a str ong commonality in fluid mechanics,a commercial CF D s oft w are,and has a wide range of app licati ons .I n this paper,fluent s oft w are in the refrigerati on and air conditi oning syste m was intr oduced .Fluent si m ulati on was app lied t o refrigerati on and other modern technol ogies in the field of p r ocess si m ulati on require ments,t o meet modern p r oducti on design,while the design of refrigerati on and air conditi oning is an i m portant directi on of devel opment .Fluent si m ulati on de 2scribed in the refrigerati on field situati on and devel opment p r ofile,f ocusing on fluent in the p r ocess of si m ulati on was intr oduced .The model comp lex is the actual nature of the p r ocess occurring in the syste m and the syste m model thr ough experi m ents t o study the existing syste m or design .Keywords:Fluent,Nu merical si m ulati on,Refrigerati on and air conditi oning,App licati ons1 前言仿真是通过模型来模拟现实系统,帮助我们了解现实系统,对现实系统进行改进,对新系统进行开发设计和规划的一种活动。
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ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｎ ｈ ｅ ｉｄ ｃ ｕ ｉ ｄ ｃ ｏ ｅ ｓ ｅ ｔ ｂｉｈ ｄ Ｂｙ ｅ ｌｙｎ ｃ ｏ ｄｎ ｏ ｉ ｓｒ ｃｕ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｉ ｎ ｔ ｕ ｔｍ ｄ ｌｉ ｓ ａ ｌ ｅ ． ｓ ｓ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｃ ｍ ｍｅ ｃａ Ｄ ｏ ｔ ｒ ＬＵＥＮＴ。ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔｏ ｆｍ ｏ ｅｓ ｆｒ ｄｆｅ ｅ ｔｍ ｅ ｉ ， ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏ ｒｉｌ ＣＦ ｓ ｆｗａ ｅ Ｆ ｈ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ ｏ ｄ ｌ ｏ ｉｆｒ ｎ ｄ ａ ｔｄｆ ｒ ｎ ｆ Ｒｅ ｎ ｌｓ ｎ ｍ ｂ ｒ ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏ — ａｆｅ ｉｃ ｅ ｗａ ｃ ｒｉｄ ｕ ． Ｔｈ ｒ ｓ ｌｓ ｙ ｏｄ ｕ ｅ ｓ ｎ ｄ ｆ ｒｎ ｒ ｄ ｂ ｆｌ ｐｔｈ ｓ ｆ ｓ ａ ｒｅ ｏ ｔ ｅ ｅ ｕｔ ｗｅ ｅ ｎ ｌｚ ｄ ｎ ｒ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ
杆栅 支撑 纵 流 壳 程换 热 器 壳侧 流体 流 动 与传 热 的数 值模 拟
董其 伍 ，刘敏 珊 ，赵 晓 冬
（ 州大学热能工程研究 中心 ，河南 郑州 ４ ０ ０ ） 郑 ５０ ２
摘要 ：根据杆栅支撑纵流壳 程换 热 器 的结 构特 点对 其进行 简化 ，建立 了周期 性单 元流 道模 型 ，应 用 ＣＦ Ｄ软 件 Ｆ ＮＴ对不 同介 质、不同 Ｒ ｙｏｄ 数 、不 同折流栅 间距 时的模型 进行 流动和传热 的模拟 、分析 与 比较 ，获得 Ｉ ＵＥ ｅ ｎ ｌｓ 了流道 内流体流动和传热 的细观特征 以及折流栅 间距 的最 优取值 范 围，为 纵流壳 程换 热器 的研究 和应 用提供 化 工 、化
行新 结 构 的开发 与应 用研 究 ． 对换 热 器进 行开 发研 究 通常 有实 验 方法 和 数值
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｈ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｒ ｄ ｂ ｆｌ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒｗｉｈ ｌ ｎ ｉ ｄ ｎ ｌ ｌ ｗ ｆｓ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆｕ ｄ ｉ ｉ ｌ ｉ ｄ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｈ ｏ ａ ｆ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｔ ｏ ｇ ｔ ｉ ａ ｏ ｏ ｈ ｌ ｄ ｌ ｉ ｓ ｓ ｍｐ ｉ ｅ ｅ ｕ ｆ ｓ ｆ
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第５卷 ７
第 ５ 期
化
工
学
报
（ ｉａ Ｃｈｎ ）
Ｖ０ ＿ ７ Ｎｏ ５ ｌ５ ．
Ｍ ａ ２ ０６ ｖ ０
２０ ０ ６年 ５月
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ ｎ ｇｎ ｅｉｇ
（ ｅ ｍａ ｅ ｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｃ ｎ ｒ Ｔｈ ｒ ｌ Ｅｎ ｒ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ａ ｃ ｅ ｔｅ， Ｚ ｅ ｇｚ ｏ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｎ ｈ ｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ，Ｚｈ ｎ ｈ ｕ ４ ０ ０ ｅ ｇｚ ｏ ５ ０ ２，Ｈ ｅ ａ ｎ ｎ，Ｃ ｉ ａ ｈｎ ）
一
定 的参 考 ． 中 图分 类 号 ：Ｔ ７ Ｋ １２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ — １５ （ ０ ６ ５ １ ７ — ０ ４ ８ １ ７ ２ ０ ）０ ０ ３ ６
关键词 ：换热器 数值模 拟 ；纵流 ；折流栅间距
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ｉ ｌ ｗ ｎ ａ ｒ ｎｓ ｅ ｎ ｔ ｍ ｒ ｃ ｌｓ ｍ ｌ ｔｏ ｎｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｆｕ ｄ ｆｏ ａ ｄ ｈｅ ｔ ｔ ａ ｆ ｒ ｉ ｈｅ
ｃ ｍ ｐ ｒ ｄ ｔ ｂ ａｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｄ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｏ ｌ ｉ ｌ ｗ ｎ ｅ ｔ ｔ ａ ｓｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｃ ｎ ｈ ｐ ｉ ｌ ｏ ａ ｅ ｏ ｏ ｔ ｉ ｈ ｅ ａ ｌ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｆ ｆｕ ｄ ｆｏ ａ ｄ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ｈ ｕ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔｍａ ｅ ｃ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ — ａ ｆ ｉｃ ａ ｕ ｓ ｗｈ ｃ ｒ ｖ ｄ ｓ ｓ ｍｅ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ａ ｇ ｆｒ ｄ ｂ ｆｌ ｐｔｈ ｖ ｌｅ ， ｅ ｉｈ ｐ ｏ ｉｅ ｏ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ａ ｄ ａ ｐｉ ｔ ｆ ｈ ａ ｃ ｏ