新型管壳式换热器进口整流效果的数值模拟研究

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1、硕士学位论文新型管壳式换热器进口整流效果的数值模拟研究ANUMERICALINVESTIGATIONOFFLOWDISTRIBUTIONINANEWTYPEOFSHELL-AND-TUBEHEATEXCHANGER吴昊哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号：536.2密级：公开工学硕士学位论文新型管壳式换热器进口整流效果的数值模拟研究硕士研究生：吴昊导师：李炳熙教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年07月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TK121U.D.C:536.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANUMERICALINVESTIGATIONOFFLOWDISTRIBUTIONINANEWTYPEOFSHELL-AND-TUBEHEATEXCHANGERCandidate：HaoWuSupervisor：Prof.Bing-XiLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringandEnginee

3、ringThermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文的研究对象为带有整流孔板的新型双壳程管壳式换热器，相比于没有整流孔板的传统单壳体管壳式换热器，这种新型管壳式换热器由于具有整流孔板结构，因而可以对进入换热器内部的流体进行分配，使管束之间的流体流动更加平缓，各个区域的流体流速区域一致。对于新型管壳式

4、换热器内部管束而言，我们选择了三种不同的管束：普通光管管束、对称型外凸波节管管束和外凸螺旋管管束，通过改变管束的几何参数和整流孔板的几何参数，并借助于统计学公式，对换热器进口整流问题进行了数值模拟研究。通过数值模拟，我们可以的出一些重要结论：（1）通过对比发现，带有整流孔板的新型管壳式换热器的整流效果优于传统单壳体管壳式换热器。（2）对于新型管壳式换热器，我们把它分为两种类型：类型1和类型2。在换热器壳程管束区域，不论对于光管、波节管还是螺旋管，在较小Re数范围内，较大的管束间距和三角形管束的布置方式都是对整流有利的。对于光管管束，整流孔板高

5、度h=50mm，整流孔面积占比Ф=12.97%，整流孔排布类型1的整流孔板是最适合的。而对于波节管管束和螺旋管管束，整流孔板选取类型2，整流孔面积占比Ф在10.95%～12.97%范围内，整流孔板高度h=40mm时，换热器整流效果最佳。（3）通过数值模拟发现，光管管束换热器的整流效果好于异性管管束，波节管管束换热器的整流效果好于螺旋管管束。关键词：进口整流；速度波动；整流孔板；数值模拟IAbstractAbstractThisthesismainlyfoucusonthenumericalsimulationresearchofanewtyp

6、eshell-and-tubeheatexchangerwhichhasaspecialstructurecalledcombbaffle.Thestructureofcombbafflehasmanyholesonitsedge,andbecauseofthat,thecombbafflehasthefunctionofinletflowdistribution.Comparedtothetraditionalshell-and-tubeheatexchangerthathassingleshell,thisnewtypeshell-and

7、-tubeheatexchangerhasadoubleshell,anditsflowdistributionisbetter.Forthetubebundlesintheshellofnewtypeshell-and-tubeheatexchanger,wechoosethreetypes,includingtheordinarysmoothtubebundles,thesymmetricalconvexcorrugatedtubebundlesandtheconvexhelicaltubebundles.Inourresearch,we

8、changetheparametersofgeometricalstructure,suchasthetubebundles’arraytype,thespacea