換熱器中單管流動和傳熱的CFD模擬.pdf

1、換熱器是化工、石油和動力等許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位，為了適應(yīng)換熱和節(jié)能的需要，開發(fā)和設(shè)計新型換熱器提高換熱效率是發(fā)展的方向。降膜式換熱器以較高的換熱效率，更小的換熱體積和低制冷劑注入量等優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。將降膜式換熱器作為研究對象，對其進行抽象簡化獲得數(shù)值模型，采用單元流道法研究水平管外流動和傳熱性能，為結(jié)構(gòu)的改進提供理論根據(jù)。
　　降膜式換熱器的典型特征就是換熱元件外的連續(xù)流動的液膜，本文采用CFD模擬的方

2、式建立適當(dāng)?shù)臄?shù)值模型研究液膜的流動和傳熱性能。由于流動是傳熱的基礎(chǔ)，傳熱是流動的目的，因此沒有對流動特征的詳細了解去研究傳熱難度比較大。二維模擬是三維模擬的基礎(chǔ)，二維模擬能節(jié)省大量計算內(nèi)存和計算時間，加快收斂速度。
　　對于三維流動主要以覆蓋面積和持液量為研究對象，研究了管徑、工質(zhì)物性和進料高度等因素對液膜流動的影響，主要為獲得更大面積的連續(xù)流動薄膜，盡量獲得傳熱系數(shù)高、體積小、制造成本低的理想設(shè)備。
　　三維傳熱的研究以傳

3、熱系數(shù)的高低作為評估標(biāo)準(zhǔn)，在具備管外液膜連續(xù)完全覆蓋的理想情況下，研究了不同換熱壁面規(guī)格、不同模式和不同噴淋量對傳熱系數(shù)的影響，并考察其對傳熱系數(shù)影響的程度，確定主要和次要因素，進而為工藝設(shè)備的設(shè)計和開發(fā)提供適當(dāng)?shù)膮?shù)。
　　提高或改善換熱器的換熱性能，不僅可以采用降膜式，而且可以通過改變換熱元件的表面結(jié)構(gòu)，增加壁面處的擾動產(chǎn)生局部二次流，降低了邊界層的厚度或者引起流動方向的改變導(dǎo)致邊界層分離。文中研究了波節(jié)管、螺旋槽管和螺旋紋管