基于Fluent的换热器流场模拟.docVIP

第1章 绪论 2 1.1换热器的分类 2 1.2 换热器研究与发展 3 1.2.1换热器发展历史 3 1.2.2 换热器研究及发展动向 3 1.2.3 国外新型换热器技术走向 4 第2章 管壳式换热器 9 2.1 管壳式换热器结构 9 2.2 管壳式换热器类型 9 2.3 换热器的安装、使用及维护 10 2.3.1换热器的安装 10 2.3.2 换热器的清洗 10 2.3.3换热器的维护和检修 12 2.3.4换热器的防腐 13 2.4 换热器的强化 13 2.4.1管程的传热强化 14 2.4.2 壳程的传热强化 15 第3章 流体传热的研究方法 17 3.1 传热学的常用研究方法 17 3.2数值模拟的求解过程 17 第4章 基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 20 4.1 Fluent简介 20 4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 21 结论 32 第1章 绪论 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。 来衡量：当700m2或者dh 6mm时，称为紧凑式换热器。当3000m2或者100dh 1mm时，由于水力直径的减小，导致雷诺数减小通道内的流动一般为层流，故又称此类换热器为层流换热器；当15000m2或者100dh 1mm时属于微型换热器。 1.2 换热器研究与发展 1.2.1换热器发展历史 20世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展，私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。因而节能设备的研究与开发备受瞩目。能源的日趋紧张，全球气温的不断升高，环境保护要求的提高给换热器及空冷式换热器及高温，高压换热器迎来了日益广阔的应用前景。 1.2.2 换热器研究及发展动向 （1）物性模拟研究 换热器传热与流体流动计算的准确性，取决于物性模拟的准确性。因此，物性模拟一直为传热界重点研究课题之一，特别是两相流物性的模拟，这恰恰是与实际工况差别的体现。实验室模拟实际工况很复杂，准确性主要体现与实际工况的差别。纯组分介质的物性数据基本上准确，但油气组成物的数据就与实际工况相差较大，特别是带有固体颗粒的流体模拟更复杂。为此，要求物性模拟在试验手段上更加先进，测试的准确率更高。从而使换热器计算更精确，材料更节省。物性模拟将代表换热器的经济技术水平。 （2）分析设计的研究 分析设计是近代发展的一门新兴科学，美国ANSYS软件技术一直处于国际领先技术，通过分析设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场模拟出来，这无疑给流路分析法技术带来发展，同时也给常规强度计算带来更准确，更便捷的手段。在超常规强度计算中，可模拟出应力的分布图，使常规方法无法得到的计算结果能方便、便捷、准确地得到，使换热器更加安全可靠。这一技术随着计算机应用的发展，将带来技术水平的飞跃。将会逐步取代强度试验，摆脱实验室繁重的劳动强度。 （3）大型化及能耗研究 换热器将随着装置的大型化而大型化，直径将超过5m，传热面积将达到单位10000 m，紧凑型换热器将越来越受欢迎。板壳式换热器，折流杆换热器，板翅式换热器，板式空冷器将得到发展，振动损失将逐步克服，高温，高压，安全，可靠的换热器结构朝着结构简单，制造方便，重量轻发展。随着全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介质取代，循环将被新型，高效的空冷器所取代。保温绝热技术发展，热量损失将减少到目前的50％一下。 （4）强化技术研究 各种新型，高效换热器将逐步取代现有常规产品。电场动力效应强化换热技术，添加物强化沸腾传热技术，通入惰性气体强化传热技术，添加物强化沸腾传热技术，微生物传热技