基于Fluent流场分析在换热器设计中的应用
基于FLUENT的管壳式换热器流场的数值模拟与分析
基于FLUENT的管壳式换热器流场的数值模拟与分析鲍苏洋（南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)摘要:通过简化管壳式换热器模型，采用非结构网格划分，选用κ-ε湍流模型，应用CFD 软件FLUENT 对壳程流体流动和传热过程进行了数值模拟，得到了不同折流板间距情况下壳程流体温度场、压力场以及速度场的分布情况。
分析了折流板间距对壳程流体流场分布、换热器传热速率以及压力损失的影响，并得出了进口流速与传热量和压力损失之间的关系。
模拟结果与理论研究结果相符合，对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。
关键词:化工机械; 换热器; 数值模拟; 温度场; 速度场; 压力场Numerical Simulation and Analysis of Flow Field in Shell-and-Tube Heat Exchanger Based on FLUENTSuyang BAO( School of Mechanical and Power Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China)Abstract: By simplified the model of shell-and-tube heat exchangers，adopted the unstructured mesh，chose the κ-εturbulence model to gain the static temperature field，velocity field and static pressure field distribution of shell by taking numerical simulation of the shell side turbulent flow and heat transfer process with the CFD software FLUENT at different baffle spacing．Analyzed the effect of baffle spacing on the distribution of shell fluid flow，heat transfer rate and pressure drop，also acquired the relationship between inlet velocity and heat transfer rate，pressure drop．The simulation results consistent with the theoretical results of shell-and-tube heat exchangers，which can be a reference for the design and improvement of shell-and-tube heat exchangers．Key words: chemical machinery; heat exchanger; numerical simulation; temperature field; velocity field; pressure field0 引言换热器是石油化工行业广泛应用的工艺设备，换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足生产工艺的需要，同时也是余热回收利用的有效设备［1］。
【流体】Fluent周期性流动换热仿真实例-翅片换热器精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）【流体】Fluent周期性流动换热仿真实例-翅片换热器案例描述：氨水在间断式翅片换热器的流动换热仿真。
由于在间断式翅片换热器中重复的几何单元多，这里取它的一个重复单元进行仿真分析即可，尺寸和边界条件见下图。
FLUENT 提供流向周期流的计算。
这种流动具有广泛的应用，如热交换管道以及通过水箱的管流。
在这些流动模式中，几何外形沿流动方向上具有重复性的特点，从而导致了周期性完全发展的流动。
这些周期性条件在足够的入口长度后就会形成，具体与雷诺数和几何外形有关。
周期性热传导的解策略：完成了周期性热传导常数壁面温度的用户输入之后，你就可以解决流动和热传导问题直至收敛。
最为有效的解决方法是首先解没有热传导的周期性流动，然后不改变流场来解热传导问题，具体步骤如下：1.在解控制面板中关闭能量方程选项。
菜单：Solve/Controls/Solution...。
2.解剩下的方程（连续性，动量以及湍流参数（可选））来获取收敛的周期性流动的流场解。
注意，当你在开始计算之前初始化流场时，请使用入口体积温度和壁面温度的平均值作为流场的初始温度。
3.回到解控制面板，关闭流动方程打开能量方程。
4.解能量方程直至收敛获取周期性温度场。
当同时考虑流动和热传导来解决周期性流动和热传导问题时，你就会发现上面所介绍的方法相当有效。
1、导入网格1.1 打开Fluent软件，选择2D求解器。
1.2 导入网格，网格源文件在文章底部有下载链接。
1.3 尺寸缩放。
在本案例的附件网格，需要点击Scale两次，如下图。
2、模型选择打开能量方程和湍流模型，其中，湍流模型设置如下。
3、材料在流体材料库中调出氨水ammonia-liquid (nh3)的物性。
4、计算域设置将计算域的材料设置为氨水。
5、边界条件5.1 翅片wall边界，包括wall-top和wall-bottom。
给定wall温度为350K，其余保持默认。
5.2 周期性边界，Periodic。
基于FLUENT分析的管壳式换热器筒体腐蚀预测
基于FLUENT分析的管壳式换热器筒体腐蚀预测梁海明【摘要】换热器筒体腐蚀的影响因素众多,流体流速、温度、操作压力和介质成分等流体力学参数是影响换热器内腐蚀的关键因素。
现有的腐蚀检测方法难以全面考虑流体流速和温度等流体力学参数的影响,检测精度降低,对于缺陷的探测、描述、定位及确定缺陷大小的可靠性较差。
本文采用基于计算流体力学的数值模拟原理,利用有限体积法、RNG模型和壁面函数法,利用FLUENT软件对浮头管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了三维数值模拟,计算了管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场,并在此基础上分析筒体的冲蚀规律。
%There are many factors affecting the corrosion of cylindrical shell of heat exchangers.The dynamic parameters such as fluid velocity,temperature,operating pressure are the most important factors.With the existing corrosion testing methods,it is difficult to fully consider the impact of fluid dynamic factors i.e.fluid velocity and temperature,etc.The testing accuracy is low.The reliabilities of defect detection,description,positioning and defect size determination are not stable and accurate.The flow and heat transfer of fluid in the shell side of floating-head shell-tube heat exchangers are simulated by 3-D numerical model with FLUENT saftware based upon fluid dynamics,limit volume method,RNG model and wall function method.The velocity field,temperature field and pressure field of shell-tube heat exchangers are calculated,and erosion corrosion is studied.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2012(029)003【总页数】6页(P46-51)【关键词】管壳式换热器;FLUENT;温度场;速度场;腐蚀【作者】梁海明【作者单位】中国石油化工股份有限公司茂名分公司,广东省茂名市525000【正文语种】中文【中图分类】TE986随着原油劣质化增加，设备腐蚀速率加剧。
基于Fluent的换热器流场模拟
第1章绪论 (2)1.1换热器的分类 (2)1.2 换热器研究与发展 (3)1.2.1换热器发展历史 (3)1.2.2 换热器研究及发展动向 (3)1.2.3 国外新型换热器技术走向 (4)第2章管壳式换热器 (9)2.1 管壳式换热器结构 (9)2.2 管壳式换热器类型 (9)2.3 换热器的安装、使用及维护 (10)2.3.1换热器的安装 (10)2.3.2 换热器的清洗 (10)2.3.3换热器的维护和检修 (12)2.3.4换热器的防腐 (13)2.4 换热器的强化 (14)2.4.1管程的传热强化 (14)2.4.2 壳程的传热强化 (16)第3章流体传热的研究方法 (17)3.1 传热学的常用研究方法 (17)3.2数值模拟的求解过程 (17)第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20)4.1 Fluent简介 (20)4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 (21)结论 (31)第1章绪论换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工业等行业。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
1.1换热器的分类换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能量十分大的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。
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和形式亦不相同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。
(1)冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。
间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。
管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。
基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究
基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究
风力致热装置是一种利用风力转换为热能的装置，通常由风轮、发电机、热水储罐等部件组成。
在风力致热装置内部，空气流动是至关重要的，它直接影响到装置的能量转换效率和稳定性。
对风力致热装置内部流场进行模拟研究，可以帮助优化设计和提高性能。
本文基于Fluent软件，对风力致热装置内部流场进行了模拟研究。
我们建立了风力致热装置的三维几何模型。
这个模型包括风轮、发电机、热水储罐等关键部件，以及周围的空气。
然后，我们建立了数值模型，并设置了边界条件和流体材料参数。
在模拟中，我们考虑了风力驱动下的空气流动、热传导和对流换热等多物理场耦合问题。
接着，我们利用Fluent软件对风力致热装置内部流场进行了数值模拟。
通过对模拟结果的分析，我们得到了风力致热装置内部空气流动速度、温度分布等详细信息。
我们还分析了风力致热装置的能量转换效率、传热性能等重要参数。
我们对模拟结果进行了验证和分析。
通过与实际试验数据的对比，我们发现模拟结果与实验结果吻合较好，证明了我们建立的数值模型和采用的模拟方法的有效性。
我们还通过对模拟结果的分析，找到了风力致热装置内部流场的一些优化方向，为进一步提高装置性能提供了重要参考。
通过本文的研究，我们深入分析了风力致热装置内部流场的特性，为风力致热装置的设计优化和性能提升提供了重要参考。
我们建立的数值模型和模拟方法也可为类似装置的研究提供借鉴和参考。
希望本文的研究成果能够为风力致热装置的发展和推广做出一定的贡献。
用ANSYS和FLUENT进行管壳式换热器整体分析
用ANSYS和FLUENT进行管壳式换热器整体分析利用数值模拟计算软件进行管壳式换热器的流体力学和传热性能计算及评估已经成为开发和研究管壳式换热器的重要手段之一，由于结构和流道复杂，导致准确地进行换热器的流体力学性能和传热性能计算和评估有一定的困难。
而对换热器的结构性能进行准确分析一般都需要进行流固耦合模拟，如果要同时进行换热器的流体流动与传热和结构性能分析就更加困难。
般利用已知的平均温度或利用已知的换热（膜）系数对几何结构模型加载，而这些已知条件通常来源于手册提供的数据或者经验数据，并非来源于严格的换热器流体力学与传热工艺的数值计算，因此是产生结果计算偏差的主要原因之一。
目前文献对于给定工艺条件下管壳式换热器的整体温度场研究的并不多，由于准确的温度场是研究温差应力及其危害的前提，因此本文利用FLUENT 和ANSYS 软件对一台固定管板换热器的约束构件之间的整体结构在正常运行工况下的数值模拟问题进行了研究，首先从计算流体力学与传热的角度出发，利用FLUENT 软件进行换热器流体流动与传热的工艺状况数值模拟。
然后把FLUENT 软件的数值模拟结果导入ANSYS中作节点插值，完成温度场的重建，作为进行换热器的热分析以及结构分析的边界条件。
从而实现了管壳式换热器的FLUENT 和ANSYS 联合仿真模拟，综合整个过程可以很好地完成同一条件下换热器的流体力学与传热和结构性能分析，使得换热器的工艺性能计算与结构分析计算完整地结合在一起，计算精度更高。
1 CFD数值模拟本文研究的换热器结构示意如图1所示，在对实际结构进行合理简化的基础上，以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型，采用分段模拟、整体综合的方法，利用FLUENT软件对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行数值模拟[8] ，得到计算流道上有关各个构件的壁温场分布。
图1 换热器结构示意图CFD模型正常工作状态下换热器的管程介质为饱和水蒸汽，蒸汽温度为110℃。
基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究
基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究
风力致热装置是一种通过风力驱动的热能转换设备，可以将风能转化为热能。
为了提
高该装置的效率和性能，需要对其内部流场进行模拟研究。
本文基于Fluent软件对风力致热装置内部流场进行模拟研究。
通过建立风力致热装置的三维几何模型，包括外壳、叶轮、风道等部分。
然后，利用Fluent软件进行网格划分，生成适合模拟的计算网格。
在划分网格时，需要充分考虑风力致热装置的结构特点和流场特性，保证模拟结果的准确性。
接下来，设置边界条件和物理模型。
边界条件包括入口边界、出口边界和壁面边界条件。
物理模型包括流体模型、湍流模型和热传导模型。
根据风力致热装置的运行情况和所
需转化的热量，确定所选的物理模型参数。
然后，进行数值求解。
利用Fluent软件的求解器对所建立的模型进行求解，并在求解过程中监测模拟结果的收敛情况。
如果模拟结果未收敛，可以适当调整网格划分和求解参数，以提高模拟的准确性和稳定性。
对模拟结果进行分析和评估。
根据模拟结果，可以得到风力致热装置内部的流速分布、温度分布和压力分布等信息。
通过对这些信息的分析和评估，可以评估风力致热装置的性
能和效率，并为进一步优化设计提供参考和指导。
还可以通过与实际运行数据进行对比，
验证模拟结果的准确性和可靠性。
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟
通过模拟不同板片材料（如不锈钢、铝合金等）的换热和阻力性能，发现不 锈钢具有较高的导热系数和耐腐蚀性，而铝合金具有较低的密度和成本。因此， 在选择板片材料时，需综合考虑其导热性能、耐腐蚀性、成本等因素。
2、几何尺寸的影响
通过模拟不同几何尺寸（如板片厚度、波纹高度等）的换热和阻力性能，发 现较薄的板片厚度和较高的波纹高度可以增加传热面积和提高传热效率。然而， 过薄的板片厚度可能导致板片强度降低，而过高的波纹高度可能导致流体阻力增 加。因此，在选择几何尺寸时，需综合考虑传热效率和流体阻力等因素。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、结论
本次演示通过数值模拟方法对板式换热器板片的换热和阻力性能进行了研究。 结果表明，适当的板片材料和几何尺寸可以显著提高板式换热器的换热效率和阻 力性能。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的板片材料和几何尺寸，以提 高板式换热器的性能。
感谢观看
实验设计
为了验证数值模拟结果的可靠性，进行了相应的实验设计。实验装置包括板 式换热器、加热器、冷却器、流量计、温度计和压力计等。实验过程中，保持入 口流速、温度和压力等参数不变，通过测量换热器出口处的温度和压力变化来计 算换热器的传热系数和阻力。同时，为了验证数值模拟的准确性，还对实验数据 进行了比较和分析。
此外，通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和 适用范围。例如，通过改变板片材料、增加板片厚度、优化板间间距等方式，可 以提高板式换热器的传热系数和可靠性；通过采用不同的湍流模型和壁面函数， 可以进一步优化数值模拟结果。
结论
本次演示基于FLUENT软件对板式换热器进行了三维数值模拟，并通过实验验 证了模拟结果的可靠性。结果表明，FLUENT软件在板式换热器数值模拟中具有较 高的准确性和可靠性，可以为板式换热器的优化设计提供有效的数值支持。同时， 通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和适用范围。
利用Fluent软件进行列管式换热器表面传热影响研究
点 等 做 了 大量 的分 析 研 究 。杨 宏 悦 等 对 某 大 型 固定
管板式换热器管板的稳态温度场 和热应力场进行分
析， 得 到边 界 条 件 下 管 板 温 度 场 和 热 应 力 场 的 分 布 规 律 ］ 。郭 崇 志 、 周洁 ＿ ３ ］ 进 行 了 温 差 热 应 力 数 值 分
， ｒ
密封装置组成 ， 烟气从左侧 烟气进 口流人 ， 从右侧 烟
气 出 口流 出。 图 １ 为列 管式 换热 器结 构示 意 图。
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
Ｋ） ； 为等 温 面法 线 方 向 的温 度 变 化 率 ； “ 一 ” 为 热 量
ｄｎ
Ｇ Ｕ Ｏ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｈ Ｅ Ｓ ｈ ｕ — ｙ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｘ ｉ — ｂ ｉ ｎ ｇ 。
（ １ ． Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｑｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ １ ６ １ ０ ０ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｔ ｕ ｉ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｉｎ ｈ ｅ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｊ ｉ ｉｎ ｎ ｇ ２ ７ ２ ０ ７ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
流速 控制 在 ２ ０ ｍ ／ ｓ内 关键 词 ： 换热器； 温度 场 ： 传 热模拟 ’
中图分 类号 ： Ｔ Ｑ ０ ５ １
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ９ ６ １ ４ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ — ０ ０ ３ ３ 一 Ｏ ４
利用 Fluent软件进行列管式换热器表面传热影响研究
利用 Fluent软件进行列管式换热器表面传热影响研究郭强;何树营;李西兵【摘要】The strength analysis for heat exchanger mostly focused on using experience value or technical parameters provided by manufacturer as boundary conditions .This can exist big difference between the actual working status of heat exchang -er, and the analysis results may also have a big error .Flow and heat transfer numerical of heat exchange were simulated by CFD software Fluent in steady working condition in this paper .The twisted-model's heat transfer performance was compared with the no-twisted-model's.Heat exchanger can be improved by reducing the velocity of air by increase air flow area or by using short twisted tape instead of long twisted tape .It requires the velocity of air in the tube should be controlled below 20 m/s.%目前对换热器强度分析多利用经验值或厂方提供的技术参数作为边界条件，这样会与换热器的实际工作情况存在较大差异，分析结果也会存在较大误差。
基于Solidworks和Fluent的管壳式换热器
基于Solidworks和Fluent的管壳式换热器换热管腐蚀现象广泛存在于化工机械中。
本文通过硬度测试试验分析管壳式换热器腐蚀与换热管硬度间的关系，证明引起换热管腐蚀的主要原因不是流体介质腐蚀，而是自身结构设计的不合理。
为了对换热管进行结构优化设计，运用流体软件CosmosFloworks和Fluent对换热器进行建模与仿真，研究换热器自身结构对腐蚀现象的影响。
最后，在试验与仿真的基础上提出了换热器结构优化方案。
换热器是化工、石油、动力、冶金、船舶、交通、食品和机械等工业部门广泛使用的一种通用设备，换热器对整个企业的投资和发展有着重要影响，据统计在化工生产设备中，换热器约占总投资的30%~40%。
换热器换热状况的好坏直接影响到整个装置的平稳运行及综合经济指标，并且对生产的安全、稳定和长期运行起着重要作用。
长期以来，管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强和选材广等优点在换热器的生产和使用数量上一直占主导地位。
由于其结构的复杂性和使用工况的多样性，常常出现换热器的局部失效甚至整体报废，进而影响到了换热器的工作效率和正常的工艺性能。
管壳式换热器使用一段时间后会发生泄漏失效，漏点通常出现在列管与管板连接处，并且伴有腐蚀现象。
通过焊接的方法对换热器漏点进行堵塞只能暂时性解决问题，过一段时间后又会出现腐蚀失效现象，因而找出换热器失效机理已经成为迫切的课题之一。
本文首先通过硬度测试试验分析管壳式换热器腐蚀与换热管硬度间的关系。
然后运用Solidworks和Fluent软件对换热管腐蚀与换热管内壁的粗糙度，换热管的流速和换热器自身结构之间的关系进行研究，并在此基础上提出了结构优化方案。
本文不是单纯的从流体介质的腐蚀性、电化学反应、应力腐蚀、缝隙腐蚀或一系列事后补救措施来解决换热器的腐蚀问题，而是从根本上提出了预防换热管腐蚀的方法。
本文中运用了计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)，对流态进行数值仿真模拟计算。
fluent传热计算与工程应用
fluent传热计算与工程应用传热计算在热交换器设计中的应用非常重要。
热交换器是用于热量传递的重要设备，广泛应用于化工、电力、制药等行业。
通过传热计算，工程师可以预测热交换器的传热效果，并根据计算结果进行优化设计。
例如，在热管热交换器的设计中，传热计算可以帮助工程师确定热管的长度、直径和工作参数，以实现最佳的传热效果。
传热计算在电子设备散热设计中也起着重要作用。
随着电子设备的不断发展和功能的增强，其功耗也越来越高，导致散热问题愈发突出。
传热计算可以帮助工程师分析电子设备的散热情况，预测温度分布和热点位置，并提供散热器的设计方案。
通过传热计算，工程师可以选择合适的散热器材料、尺寸和结构，以确保电子设备在正常工作条件下保持稳定的温度。
传热计算还可以应用于建筑物能源利用的优化。
在建筑物中，传热计算可以帮助工程师分析建筑物的热传递过程，预测室内温度分布和能耗情况，并提供建筑物的节能设计方案。
例如，在冷暖通风系统的设计中，传热计算可以帮助工程师确定风口的位置和尺寸，以实现最佳的温度控制和能源利用效果。
传热计算还在化工、冶金等行业的工程设计中发挥着重要作用。
例如，在化工反应器的设计中，传热计算可以帮助工程师确定反应器的冷却方式和冷却剂流量，以控制反应器的温度和提高反应效率。
在冶金行业，传热计算可以帮助工程师优化冶炼过程中的冷却设备，提高炉温控制的精度和冷却效率。
传热计算在工程应用中具有重要的意义。
通过传热计算，工程师可以预测和改善热传递效果，提高设备的热效率，降低能源消耗和成本。
在热交换器设计、电子设备散热、建筑物能源利用和化工冶金等领域，传热计算都发挥着重要作用。
随着计算机技术的不断进步，传热计算在工程应用中的应用前景将会更加广阔。
3997629_基于FLUENT的热管换热器纵向冲刷方式模拟
在一些对流体温度有一定要求而流体物料的处
理量又不大的场合 ,采用纵向冲刷方式更为有利 ,如
气体在高温环境下的反应 。 流体在纵向冲刷时沿热
图 2 两种冲刷方式下压降与管间距的关系
由图 2 可 以 看 出 ,两 种 流 动 方 式 的 压 降 都 随 管
间距的增加而减小 ,但 纵 向 冲 刷 方 式 的 压 降 明 显 小
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流体纵向冲刷时沿 热 管 轴 向 流 动 ,流 动 方 向 与 轴 线
平行 。 横向冲刷流 体 通 过 圆 管 时 流 向 发 生 改 变 ,增
加流体的扰动 ,因而传热效率较高 ,而纵向冲刷时流
体沿热管轴线流动 ,流动方向基本不变 ,对流传热强
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟张闯1120100662【摘要】本文介绍了FLUENT软件的主要特点及其在冷热水混合器内的应用情况。
通过运用FLUENT软件的标准 k-ε湍流模型对两种结构的冷、热水混合器模型进行三维数值模拟计算，分析其内部流场变化情况，通过模拟计算并对比两种模型的流场变化，能真实反映混合器内部的复杂流动，为混合器的设计和改进提供理论依据。
【关键词】FLUENT 冷、热水混合器标准 k-ε湍流模型引言工程热水恒温混合器，是为适应中央热水工程向大型化、自动化和人性化发展的技术要求而研发的，是为太阳能热水工程和各种生活热水供水系统专门配套的一种全自动洗浴水恒温控制设备。
广泛适用于宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等大中小型生活热水系统。
用户可以根据热水系统的用水量实际需要选择型号，并由用户自行调节设定洗浴水出水温度，高精度的实现洗浴水温度的自动控制。
恒温混合器的工作原理：当热媒水与冷水同时在等压比下进入本机混合器进行冷热水混合，冷热混合后的应用水进入缓冲室。
缓冲室的水温传感器将水温信号传输给温控装置，当缓冲室的水温比设定要求高（或低）时，温控装置对来自热水箱的热水和自来水（或冷水箱冷水）进行比例式控制，将热媒水和冷水控制在适度流量状态，从而使输出水温达到设定要求，使系统用水保持在恒温状态。
一、Fluent软件介绍FLUENT是美国FLUENT 公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD 软件, 也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。
自其上市以来, 在全球众多的CFD 软件开发研究厂商中, FLUENT 软件占有最大的市场份额。
独特的优点使FLUENT 在水利船舶、材料加工、燃料电池、航空航天、旋转机械、噪声污染、核能与动力等方面均有广泛应用。
FLUENT 软件的最大特点是具有专门几何模型制作软件Gambit模块,并可以与CAD 连接使用,同时备有很多附加条件和附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术,如多层网格法、快速收敛准则以及光滑残差法等, 数学模型的离散化和软件计算方法处理较为得当。
基于Fluent的管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟
基于Fluent的管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟栾艳春;陈义胜;庞赟佶【摘要】The parameterized model of tube and shell heat exchanger is established according to the Fluent software parametric modeling method. The numerical simulation and calculation of fluid flow and heat transfer in the shell side of tube and shell heat exchanger is calculated so that the temperature fields and stress fields of the shell side fluid under the condition of different baffle plate gap heights and inlet flows are received. The results show that the optimal gap height of the heat exchanger appears on the performance curve under the gap height between 0.2D to 0.4D, based on which the improvement approach on the structure of the heat exchanger is given.%采用Fluent参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型. 利用Fluent软件,对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算, 得到了不同折流板缺口高度及入口流量情况下换热器壳程流体的温度场和压力场, 给出了缺口高度在0.2D~0.4D变化时换热器的性能曲线, 得到了最优缺口高度, 并对换热器的结构优化提出了改进措施.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】5页(P9-13)【关键词】管壳式换热器;折流板;壳程;流体;数值模拟;传热性能【作者】栾艳春;陈义胜;庞赟佶【作者单位】内蒙古科技大学能源与环境学院;内蒙古科技大学分析测试中心;内蒙古科技大学能源与环境学院;大连理工大学能源与动力学院【正文语种】中文【中图分类】TQ051.50 引言换热器是能源、石油、化工等行业广泛应用的工艺设备，它不仅可用于调节介质的温度，满足实际生产的需要，同时也可用于余热回收领域。
fluent管道换热案例
fluent管道换热案例
换热是指通过热传导或热对流的方式，将热量从一个物体传递
到另一个物体的过程。
在工程领域中，换热通常用于管道系统中，
以实现热能的传递和控制。
下面我将从多个角度来介绍换热在管道
中的应用案例。
首先，我们可以以流体在管道中的换热过程为例。
当热流体通
过管道时，它可以与管道壁面进行换热，将热量传递给管道壁面，
然后再通过管道壁面将热量传递给周围的环境或其他流体。
这种换
热过程在许多工业应用中都非常常见，比如化工厂中的冷却系统、
暖通空调系统中的热交换器等。
其次，换热在管道系统中还可以用于控制流体的温度。
例如，
在一些化工生产过程中，需要将流体加热到特定温度或者冷却到特
定温度才能进行下一步的反应或操作。
通过在管道中设置换热设备，可以有效地控制流体的温度，确保生产过程的顺利进行。
此外，换热在管道系统中还可以用于能量回收。
在一些工业生
产过程中，会产生大量的废热，通过在管道中设置换热器，可以将
这些废热回收利用，用于加热其他流体或提供热能。
这样不仅可以
节约能源，还可以降低生产成本，实现可持续发展。
总的来说，换热在管道系统中有着广泛的应用，不仅可以实现热能的传递和控制，还可以用于能量回收，对于工业生产和生活供暖都起着至关重要的作用。
希望以上介绍能够对你有所帮助。
基于Fluent的换热器流场模拟
第1章绪论 (2)1.1换热器的分类 (2)1.2 换热器研究与发展 (3)1.2.1换热器发展历史 (3)1.2.2 换热器研究及发展动向 (3)1.2.3 国外新型换热器技术走向 (4)第2章管壳式换热器 (9)2.1 管壳式换热器结构 (9)2.2 管壳式换热器类型 (9)2.3 换热器的安装、使用及维护 (10)2.3.1换热器的安装 (10)2.3.2 换热器的清洗 (10)2.3.3换热器的维护和检修 (12)2.3.4换热器的防腐 (13)2.4 换热器的强化 (14)2.4.1管程的传热强化 (14)2.4.2 壳程的传热强化 (16)第3章流体传热的研究方法 (17)3.1 传热学的常用研究方法 (17)3.2数值模拟的求解过程 (17)第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20)4.1 Fluent简介 (20)4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 (21)结论 (31)第1章绪论换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工业等行业。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
1.1换热器的分类换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能量十分大的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。
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和形式亦不相同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。
(1)冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。
间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。
管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
3 邓 琳, 女, 1974 年 9 月生, 助理工程师。 大连市, 116600。
结果与实际情况相符, 说明计算模型合适。 本 文利用 FLU EN T 软件进行的换热器壳程流场 三维数值模拟, 是对换热器数值研究的有益探 索。
参 考 文 献
1 Patankar S V , Sp ald ing D B. H eat exchanger design the2 o ry sou rce book. M CGRAW - H ILL Book Com p any, N ew Yo rk, 1974.
(收稿日期: 2005210220)
刘利平3 黄万年
(郑州大学化工学院)
摘 要 基于各向异性多孔介质与分布阻力模型、 修正 k - Ε模型和壁面函数法, 对普通管壳式换热器壳程流体的流动与传热, 利用 FLU EN T 软件进行了三维数 值模拟。计算了不同流体初速下, 管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场, 计算结果与实际情况相符, 得到了有参考价值的结论。
图 6 流线图
(6) X Y 曲线 以初速为 10m s 进行计算, 分析管壳式换热器内流体压力的分布, 绘制 X Y 曲线。取 0102, - 012) , 构成的曲线变化如图 7 所 示。
图 7 压力分布图 (X Y 曲线)
取值 800 6 25
参数 换热管长度 mm 壳程进出口接管直径 mm 换热管直径 mm
取值 4000 300 57
113 GAM B IT 网格模型 (1) 确定求解器 选择用于进行 CFD 计 算的求解器, 为 F luen t F luen t5。 (2) 创建换热器模型及划分网格 利用 GAM B IT 创建管壳式换热器的网格模型[7], 即 根据表 1 的几何参数绘制出换热器几何体, 并 在 GAM B IT 中创建三维物理模型, 划分网格 的间距为 1mm。 (3) 定义边界类型 在此模型中的边界 类型有四种: 进口 (in let)、出口 (ou tlet)、管壁 (gw a ll) 以及壳壁 (qw a ll)。 (4) 输出网格文件 选择 F ile Expo rt M esh, 输入文件的路径和名称。 (5) 流体的物理参数 壳程介质为水。常 压; 流体初速分别取 0m s、 3m s、 5m s 及 10m s; 流体进口温度 360K, 流体出口温度 320K; 管壁温度 300K。 114 求解模型 (1) 建立求解模型 利用 F luen t 软件进行 数值模拟。求解的条件采用 Seg rega ted (非耦合 求解法)、 Im p licit (隐式算法)、3D (三维空间)、 Steady (定常流动)、A b so lu te (绝对速度)。 (2) 设置标准 k - Ε湍流模型 采用 k - Ε
基于Fluent流场分析在换热器设计中的应用
基于Fluent流场分析在换热器设计中的应用刘营营;仲梁维;孙炎【摘要】分析了工业换热器流场内部结,为换热器设计提供理论依据.利用Solidworks建立管壳式换热器三维模型,Workbench软件进行网格划分,Fluent软件进行有限元计算.通过设定求解器类型、具体边界条件值以及松弛因子,对模型进行迭代计算.得到壳程流体的压力场、温度场和速度场特点的具体分析结果,证明了计算模拟的数据结果与工业实体流体研究结果相吻合,为换热器的优化设计提供理论依据.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)005【总页数】3页(P52-54)【关键词】工业换热器;Fluent;流场分析;数值模拟【作者】刘营营;仲梁维;孙炎【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5换热器是能源、动力、冶金等工业中的通用设备，工业换热器的性能直接影响能量的转换过程，其中管壳式换热器是目前应用广泛的一种换热器，其结构可靠，可承受高温高压。
因此研究换热器内温度如何分布，流体温度对换热器温度交换造成的影响，提升换热器的效率和资源利用回收率，对能源的节约具有重要的意义。
换热器几何结构、液体流动[1]与温度分布比较复杂，很多学者不断尝试更为先进有效的方式。
利用计算流体力学(CFD)[2]进行瞬态模拟复杂和理想工况下的流体流动状态、温度场、压力场等。
采用Workbench网格划分，Fluent软件流体分析[3]与换热器相结合，利用Fluent[4]的后处理功能对其进行数值模拟分析，并测出换热器内部能量分布规律和出口温度变化。
1.1 换热器的结构常用工业流体[5]换热器设计要求如下：Solidworks软件建立三维模型，几何模型采用普通管壳式换热器，单管程、单壳程和弓形圆缺折流板，由于换热器为对称结构，所以采用半结构模型。
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Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌｏ ｆ ｗ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉａ ｒ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ．Ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ —ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｕ ｂ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ —
中图分 类号
Ｔ Ｑ ０ ５ １ ． ５
ห้องสมุดไป่ตู้
文献标识码
Ａ
文章编号
１ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５—０ ５ ２— ０ ３
Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｆｌ ｕｅ ｎ ｔ— — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｆｌ ｏ ｗ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ Ｈｅ ａ ｔ Ｅｘ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｓ
对模 型进行 迭代 计算。得 到壳程流体的压力场 、 温度场和速度场特点 的具体分析 结果 ， 证 明了计 算模拟 的数 据结果 与工
业 实体 流体 研 究 结 果 相 吻 合 ， 为挟 热 器 的优 化 设 计 提 供 理 论 依 据 。 关键词 工业换热器 ； Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ； 流 场 分析 ； 数 值 模 拟
ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ，ｗｉ ｔ ｈ ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｇ ｒ ｉ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ Ｆｌ ｕｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏｒ ｆ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ
基于 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 流 场 分 析在 换 热 器 设 计 中 的应 用
刘 营营， 仲 梁维 ， 孙 炎
（ 上海理工大学 机械工程 学院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ） 摘 要 分析 了工业挟热器流场 内部 结 ， 为换 热器设计 提供理 论依 据 。利 用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ建立 管壳式 换热 器三 维模 型， Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软件进行 网格划分 ， Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件进 行有 限元计 算。通过设 定 求解器类 型、 具 体边界 条件值 以及松 弛 因子 ，
Ｌ Ｉ Ｕ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＯＮＧ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ｗｅ ｉ ， Ｓ ＵＮ Ｙ ａ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ３ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
’ 它 ａ 叶技 ２ ０ １ ７ 年 第 ３ ０ 卷 第 ５ 期
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ． ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ． ／ Ｍａ ｙ ． １ ５． ２ ０ １ ７
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