基于Fluent管殼式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化.pdf

1、隨著全球性能源危機(jī)的持續(xù)加重，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)能源的二次利用，換熱器作為一種重要的能量交換設(shè)備，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的單弓形折流板管殼式換熱器則是當(dāng)前使用最廣泛，市場(chǎng)占有率最高的換熱設(shè)備。但由于其殼程流體容易產(chǎn)生換熱死區(qū)，導(dǎo)致?lián)Q熱效率低下，同時(shí)折流板的存在使得流體對(duì)換熱管束產(chǎn)生強(qiáng)烈的橫向沖擊，誘導(dǎo)換熱管束發(fā)生振動(dòng)，使得換熱器在工作時(shí)產(chǎn)生噪音，降低了換熱器工作的可靠性，甚至產(chǎn)生破壞。為了解決單弓形折流板管殼式換熱器存在的不足，

2、人們提出了各種新型折流板管殼式換熱器，但由于其大多生產(chǎn)加工困難，對(duì)設(shè)備使用和維護(hù)的條件要求較高，造成成本較高。此外，高端換熱器的研究和使用多集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)自主生產(chǎn)研究相對(duì)落后，新型折流板管殼式換熱器在我國(guó)的使用受到了很大的限制。因此，尋找一種高效的新型折流板換熱器具有非常重要的意義。
　　本文在對(duì)當(dāng)前管殼式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及特性進(jìn)行討論后提出了兩種新的折流板結(jié)構(gòu)：Y型折流板和T型折流板。
　　文章使用了ANSYS Wor

3、kbench平臺(tái)，創(chuàng)建了單弓形折流板、Y型折流板和T型折流板管殼式換熱器的幾何模型及有限元模型，利用Fluent流體分析軟件對(duì)換熱器模型進(jìn)行求解。
　　本文分析了換熱器在不同流體入口速度下的殼程流體流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)比了三種不同折流板結(jié)構(gòu)換熱器殼程流體的壓力、溫度、速度、Nu以及f等換熱性能。針對(duì)Y型折流板管殼式換熱器，研究了折流板側(cè)板夾角對(duì) Y型折流板換熱器殼程換熱性能的影響，分析了三種不同角度（30°、50°和70°）Y型折流板換熱

4、器，得到其殼程流體流場(chǎng)分布狀況。對(duì)T型折流板管殼式換熱器則探討了折流板表面肋片對(duì)換熱器性能的影響，文章同樣分析了三種不同形式肋片（光滑、三角形、矩形）T型折流板換熱器殼程流場(chǎng)分布狀態(tài)。通過(guò)上述對(duì)比分析，得到T型折流板換熱器換熱效果最佳。
　　對(duì)于T型折流板管殼式換熱器，本文使用MATLAB數(shù)值處理軟件擬合出其殼程流體換熱準(zhǔn)則方程，并利用Design Exploration多目標(biāo)優(yōu)化工具，對(duì)T型折流板的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。