管殼式換熱器殼程數(shù)值模擬及結構優(yōu)化研究.pdf

1、采用單弓形折流板的管殼式換熱器,殼程流體由于受到折流板的阻擋,在折流板迎風側迅速改變流向,垂直沖擊換熱管,加速通過折流板缺口繞過折流板,呈Z字型在殼程流動,有利于強化換熱。但是,由于折流板的阻擋,使殼程壓降增大,而且在折流板背風側形成低速滯流區(qū),導致局部熱量不能被及時轉移,影響換熱器換熱效果。
　　 論文確立了由傳熱因子j和摩擦因子f組成的j-f因子作為換熱器綜合換熱性能的評價指標,j-f因子能夠減小壓降變化速度的影響,突出換熱

2、系數(shù)的重要地位,能夠合理評價換熱器綜合換熱性能。
　　 論文采用數(shù)值模擬的方法,對缺口高度為0.2D的折流板進行開孔優(yōu)化研究。首先對折流板開孔布局進行了研究,發(fā)現(xiàn)在開孔尺寸不變時,不同的開孔布局對殼程流場影響程度不同,但j-f了因子都大于1,折流板背風側低速滯流區(qū)得到改善,殼程壓降減小,溫度梯度、速度梯度減小,綜合換熱性能增強。并根據j-f因子大小,確立了最優(yōu)開孔布局方案。然后根據折流板結構,采用已確立的優(yōu)化開孔方案,對18套開

3、孔尺寸進行的數(shù)值模擬研究。發(fā)現(xiàn)隨著開孔面積的增大,j-f因子先增大然后減小,j-f因子增大3.58％～17.66％,始終大于1。這樣就確立了最優(yōu)開孔布局下的最優(yōu)開孔尺寸,此時換熱器的綜合換熱性能最好。
　　 最后研究了殼程入口流速對優(yōu)化結果的影響。在允許的流速范圍內,殼程入口流速從0.3m/s逐步增加到1.3m/s,計算結果表明隨著流速的增大,殼程壓降和殼程換熱系數(shù)均增大,且最優(yōu)開孔尺寸對應的j-f因子始終保持最大,說明殼程入口