基于三维实体模型的纵流壳程换热器数值研究.pdf

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1、2013年第4l卷第1期流体机械2l文章编号：1005—0329(2013)01—0021—05基于三维实体模型的纵流壳程换热器数值研究刘敏珊，杜庆飞，白彩鹏，潘彦凯(郑州大学河南省过程传热与节能重点实验室，河南郑州450002)摘要：利用FLUENT软件对三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性进行了数值模拟研究，建立了“周期性全截面计算模型”和“单元流道模型”，并对其计算结果进行了对比分析。结果表明：随着换热器壳体内径D的增大，2种模型的计算结果逐渐接近；当D>800mm时，2种模型计算结果的误差已降至10％左右，此时“单元流道模型”

2、具备实用性和适用性；在D~<800mm时，提出了“单元流道模型”的修正算法，给出了压力梯度和对流传热系数的修正关联式。关键词：三~f：fL板；换热器；数值模拟中图分类号：TH12；TK172文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．01．005NumericalResearchonHeatExchangerwithLongitudinalFlowofShel1．sideBasedon3．DSolidModelLIUMin—shan，DUQing-fei，BAICai—peng，PANYan—ka

3、i(KeyLaboratoryofProcessHeatTransferandEnergySavingofHenanProvince，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450002，China)Abstract：Theflowandheattransfercharacteristicsintheshell-sideoftheheatexchangerwithtrefoil--tube-supportplateswerenumericalstudiedbyusingFLUENT．The“PeriodicWhdeC

4、ross-sectioncomputationModel’’and“PeriodicUnitDuctModel’’werebuilt，andthecomputedresultsofthetwomodelswerecomparativelyanalyzed．Itturnedoutthat，thecomputedresultofthetwomodelsbecomecloserwiththediameteroftheshell(D)increasing；whenD>800mm，theerrorbetweenthecomputedresult

5、softhetwomodelshasdroppedto10％，andthe“PeriodicUnitDuctModel”havepracticabilityandapplicability；whenD~<800mm，themodifieralgorithmofthe“PeriodicUnitDuctModel”wasproposed，andthemodifiedformulaoftheconvectiveheattransfercoefficientsandthepressuregradientwereprovided．Keyword

6、s：trefoil—tube—supportplates；heatexchanger，numericalsimulation1前言应用．2J，针对该类换热器的数值模拟方法也出现了多种形式。根据实际换热器的尺寸建立整体在计算流体力学、计算传热学及计算机技术模型可以真实地获得换热器壳程整体传热和流动日益发展成熟的今天，数值模拟以其灵活、方便、状况，但是整体模型的网格较多，对计算机性能要开发周期短、研究费用低等优点广泛应用在换热求较高，计算费时费力，一定程度上限制了其应设备开发与设计中，成为换热器技术发展的一个用J。如果不考虑换热器壳程进出

7、口的影响，在重要研究方向。纵流壳程换热器以其传热死区纵流壳程换热器壳程内的充分发展段，可采用少、传热效率高以及能有效减小管束诱导振动等“周期性全截面计算模型”进行研究，不仅可以真优点在石油、化工、能源等工业部门中得到了广泛实地获得换热器壳程充分发展段的流动和传热性收稿日期：2012—02—09修稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目(51076145)22FLUIDMACHINERYVo1．41，No．1，2013能，而且相对于整体模型也提高了计算效率，与传统的核电用弓形折流板支撑相比，该种但是当换热器壳体直径较大时，同样受到计算机支

8、撑结构将壳程流体由横掠管束改为纵掠管束，性能的限制。对于壳程结构具有对称性的纵流壳能有效减少流动死区并减弱管束诱导振动；且程换热器，经过一定的简化后，可建立“单元流道由于支撑板孔内产生的流体射流，可以减小化学模型”，该模