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1、管壳式换热器壳程流体流动与换热的数值模拟_谢洪虎第37卷第9期????????????????????????2009年9月化??学??工??程??????????????????????????CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vo.l37No.9Sep.2009管壳式换热器壳程流体流动与换热的数值模拟谢洪虎,江??楠(华南理工大学化工机械研究所,广东广州??510640)摘要:为了研究纵向多螺旋流管壳式换热器壳程流体湍流流动与换热的工作机理,文中利用FLUENT软件,在壳程流体流速设定值不断改变的情况下,对纵向多螺旋流管壳式换热器壳程湍流流动与换热进行
2、了三维数值模拟。得到了多螺旋流管壳式换热器在不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图、壳程传热膜系数分布图等。根据模拟得到的结果,从多个方面对纵向多螺旋流管壳式换热器壳程湍流流动与强化传热进行了探讨。模拟结果与实验结果进行了比较,二者误差约在??11%以内,吻合良好。关键词:螺旋扭片;纵向多螺旋流管壳式换热器;三维数值模拟中图分类号:TK124??????文献标识码:A??????文章编号:1005??9954(2009)09??0009??04Numericalsimulationofshell??sideflowandheattransfercharacteri
3、sticsinshell??and??tubeheatexchangerXIEHong??hu,JIANGNan(InstituteofChemicalMachinery,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,GuangdongProvince,China)Abstract:Inordertostudytheshell??sideturbulentflowandheattransfermechanismofthelongitudinalandhelicalflowshell??and??tubeheatexchan
4、gers,thestatictemperaturefield,velocityvectorfield,particlelinefield,staticpressuredropandshellsideheattransfercoefficientweregainedbytakingthree??dmiensionalnumericalsimulationoftheshellsideturbulentflowandheattransfercharacteristicswiththecommercialsoftwareFLUENTatdifferentshellsideflowr
5、ates.Themechanisminvestigationwasconductedontheshellsideturbulentflowandheattransfercharacteristicsfromdifferentaspects.Theresultsofsimulationandexperimentwerecomparedeachother.Theyareinagoodagreemen,tandtheerroriswithin??11%.Keywords:helicalribbon;longitudinalandhelicalflowshell??and??tub
6、eexchanger;three??dimensionalnumericalsimulation????应用计算流体力学模拟管壳式换热器无相变壳程流场,最早是在1974年提出,但由于当时受到计算机与计算流体力学条件的限制,研究进展缓慢[1]物插入管壳式换热器壳程而不是管程时其对换热器综合换热性能的影响。壳程换热管之间插入螺旋扭片,螺旋扭片的插入可以有效地改变壳程流体的流动形式,使壳程流体产生多股自螺旋流的复杂流动形态[3]。20世纪80年代以来,换热器数值模拟研[2]究才有了较快的开展。对于国内外换热器数值模拟研究,采用二维研究的较多。三维研究方面,国内外学者也做了很多工作
7、,特别是对复杂结构的管壳式换热器换热性能数值模拟研究,国外较多学者采用复杂结构的换热管或者管程内插物来模拟研究其对流体流动与换热的影响,例如:螺旋槽管、波纹管、内插螺旋纽带等。然而,国外和国内的学者很少有人用数值模拟的方法去研究插入,有效提高换热管束壁面的流体速度,实现不同壳体半径处流体的充分混合,从而达到强化传热的目的。本文利用FLUENT软件对这种新型纵向多螺旋流管壳式换热器的壳程湍流流动及换热进行了三维数值模拟,根据模拟结果并对这种利用螺旋扭片强化换热器壳程流体换热的机理进行了有益的探讨。作者简介:谢洪虎(1
