翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)能源需求量迅猛增長(zhǎng)，能源供應(yīng)不足已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一大重要因素，這對(duì)我國(guó)的節(jié)能減排事業(yè)提出了更高要求。工業(yè)生產(chǎn)中的熱能，約50％以低品位余熱的形式直接排放，既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境。作為電能消耗大戶，鋁電解過程中約30％的輸入能量最終以低溫?zé)煔?100～200℃)的形式經(jīng)煙管匯總、收塵后直接排放?；厥蘸屠眠@部分熱能進(jìn)行發(fā)電對(duì)鋁電解行業(yè)的節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以湖南省高新領(lǐng)域工業(yè)支

2、撐科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究”為依托，采用數(shù)值模擬方法，對(duì)鋁電解低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電系統(tǒng)中翅片管式換熱器的傳熱性能進(jìn)行了深入研究。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)以大型計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)商業(yè)軟件FLUENT為平臺(tái)，建立了翅片管傳熱的計(jì)算模型。在建模時(shí)，經(jīng)過綜合比較，截取單元管長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，并將管內(nèi)工質(zhì)對(duì)流換熱與管外煙氣對(duì)流換熱進(jìn)行耦合計(jì)算，從而避免了以往計(jì)算中將管壁設(shè)置為恒熱流或恒壁溫邊界條

3、件時(shí)，所造成的與管內(nèi)外實(shí)際對(duì)流換熱情況存在的差異。
　　 (2)對(duì)管外煙氣及管內(nèi)液態(tài)與氣態(tài)工質(zhì)在不同流速與溫度時(shí)的換熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：隨著管外煙氣和管內(nèi)工質(zhì)流速的增大，其各自的平均換熱系數(shù)增大，換熱得到加強(qiáng)；而當(dāng)溫度提高時(shí)，管外煙氣與管內(nèi)液態(tài)工質(zhì)換熱系數(shù)增大，但因?yàn)槭艿轿镄詤?shù)的影響，氣態(tài)工質(zhì)換熱系數(shù)隨溫度的提高而有所下降。計(jì)算域內(nèi)煙氣側(cè)換熱系數(shù)在50～130W/(m2·K)之間，工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)在190～1900W