螺旋折流板管殼式換熱器殼程流動(dòng)與傳熱性能研究.pdf

1、換熱器是化工、石油、電力、環(huán)保、食品等許多工業(yè)部門的通用熱工過(guò)程設(shè)備。在各種換熱器中管殼式換熱器由于制造容易、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用最廣泛的一種。鑒于管殼式換熱器在工業(yè)領(lǐng)域中的重要作用，改進(jìn)其性能對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。
　　 本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式研究了螺旋折流板管殼式換熱器的殼程流動(dòng)與傳熱性能，主要研究工作包括:
　　 應(yīng)用三維建模軟件Pro/E建立連續(xù)螺旋折

2、流板換熱器和非連續(xù)螺旋折流板換熱器殼程計(jì)算區(qū)域的物理模型。在考慮殼程高黏度流體物性隨溫度變化的情況下，設(shè)置恰當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，使用RNG k-ε湍流模型以及網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)對(duì)換熱器殼程流體區(qū)域進(jìn)行了數(shù)值模擬。使用機(jī)械能耗散率反映局部流動(dòng)阻力的分布情況，給出了殼程特征流速Vs及Res數(shù)的計(jì)算方法。
　　 對(duì)連續(xù)螺旋折流板換熱器的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了中心假管對(duì)連續(xù)螺旋折流板換熱器傳熱與流動(dòng)阻力軸向分布的影響規(guī)律，以及對(duì)殼程流場(chǎng)、

3、周向與軸向速度分量、局部流動(dòng)阻力、局部換熱管表面換熱量的影響。
　　 對(duì)非連續(xù)螺旋折流板換熱器的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了連續(xù)搭接、周邊重疊、交錯(cuò)搭接與雙螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)非連續(xù)螺旋折流板換熱器殼程物理量分布以及流動(dòng)與傳熱性能的影響。
　　 搭建螺旋折流板換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)試了一臺(tái)連續(xù)螺旋折流板換熱器和一臺(tái)非連續(xù)螺旋折流板換熱器的殼程流動(dòng)與傳熱性能，發(fā)現(xiàn)螺旋折流板換熱器的殼程綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器，驗(yàn)證了本研究采用