纵流壳程换热器数值模拟的应用研究

提出采用数值模拟的方法研究纵流壳程换热器,以克服实验研究方式的不足．利用相似理论,确定换热器的数值模拟模型,分析了各结构参数变化对其传热和流动性能的影响,结果表明：单排管间布杆、减小折流栅间距、增大管束长径比均有利于传热,但同时也增大了流动阻力;并利用最小二乘法,进一步回归出纵流壳程换热器层流下的传热和流动阻力的准数关联式．显示出采用数值模拟方式对换热器进行研究和开发的显著优点     

大型纵流壳程换热器三维流动与传热数值模拟

针对目前弓形折流板管壳式换热器采用分布阻力、容积多孔度等概念来计算壳程流体流动的方法 ,根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点 ,探讨了大型纵流壳程换热器数值模拟的简化计算问题 ,提出了几何原型周期段模型简化计算法和四管模型简化计算法 ,以解决大型纵流壳程换热器数值模拟问题 .并应用本文提出的简化计算法 ,应用通用CFD软件FLUENT对纵流壳程换热器不同结构参数时的流动与传热进行了数值模拟 ,得到了换热器流场与温度场的细观信息 ,为纵流壳程换热器的结构优化设计和开发新颖换热器提供了依据     

一种带状支撑的纵流壳程换热器热力特性分析

以纵流壳程换热器作为研究对象,对一种带状支撑纵流壳程换热器的壳程流体流动与传热特性进行了数值研究与分析.基于纵流壳程换热器的特性,建立了带状支撑结构的计算模型,对其流体流动与传热进行了数值计算,得到了壳程流场和温度分布等细观信息.对带状支撑换热器在不同几何参数及工况情况下的热力性能进行了综合分析,并将其特性与折流杆式支撑壳程特性进行了对比分析.研究表明,在相同的流动条件下,带状支撑结构壳程内,流体具有较强的湍动度,增大了的换热效果.     

纵流壳程换热器性能研究

本文对纵流壳程换热器的流体力学和传热机理分别进行了理论探讨和实验研究，并编制了相应的计算机程序。研究结果表明，纵流壳程换热器较折流板换热器具有优异的流体力学和传热性能。     

纵流壳程换热器性能研究

本文对纵流壳程换热器的流体力学和传热机理分别进行了理论探讨和实验研究，并编制了相应的计算机程序。研究结果表明，纵流壳程换热器较折流板换热器具有优异的流体力学和传热性能。     

折流板开孔对管壳式换热器性能的影响

传统的弓形折流板换热器因其结构简单、安全可靠及适应性强等优点应用非常广泛,但是传统的弓形折流板换热器换热效率较低,壳程压力损失较大,容易结垢。因此,通过对弓形折流板结构进行改进以改善管壳式换热器的壳程流动传热状况,减小其能耗损失具有十分重大的工程意义。采用数值模拟的方法,对缺口高度为0.2 D的折流板进行开孔优化研究,对不同壳程进口流速下的普通弓形折流板换热器和折流板开孔换热器的壳程流场及温度场分别进行了数值模拟。在壳程进口流速相等的条件下,折流板开孔的换热器比普通弓形折流板换热器的换热效果好;壳程进口速度较低时,效果最明显。     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYSFLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

管壳式换热器模块综合模拟方法研究

通过对折流板管壳式换热器壳程流体流动和传热特性分析,提出了1种模块综合模拟方法.该方法将折流板管壳式换热器壳程分为进口段、周期段和出口段,并分别进行模拟计算,而后将各部分模拟结果进行综合得到整个壳程的温差和压力降.并通过管壳式换热器传热性能实验和数值模拟结果进行对比,两者吻合较好,证明了该数值模拟方法的正确性.模块综合法可以减少计算模型的网格数量,提高计算速度,而且具有较高的精确性,可以用于较大型管壳式换热器的模拟计算,弥补了传统模拟方法的不足.     

三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究

采用CFD数值模拟方法和折流板换热器、帘式折流片换热器周期性全截面计算模型,对两种换热器在正三角形布管方式下的传热系数、阻力、综合性能随Re数的变化情况进行了数值研究.研究结果表明,两种换热器对应的换热系数和壳程压力损失均随Re数的增加而增大,折流板换热器的传热系数大于帘式折流片换热器,约是帘式折流片的1.32倍,但其阻力大幅高于帘式折流片换热器,是帘式折流片换热器的2.4倍左右,两种换热器的综合性能均随Re数的增大而下降,帘式折流片换热器的α/ΔΡ几乎是折流板换热器的2倍,体现了帘式折流片换热器在保持较高的传热效果的情况下,具有显著的流动减阻性能.     

低温油封冷却器的结构优化及数值模拟

针对管壳式换热器折流板背部存在流动死区的问题,对换热器壳程折流板的结构进行优化,并且通过数值模拟分别研究了折流板开圆孔和锥形孔对低温油封冷却器换热性能和压降的影响. 数值模拟结果表明,当壳程入口速度低于1.3 m/s,折流板开圆孔更有利于减小折流板背部流动死区,改善冷却器壳程的强化传热性能;当壳程入口流速大于2 m/s时,折流板开锥形孔更有利于冷却器壳程的强化传热. 折流板开圆孔和锥形孔均有利于减小冷却器壳程压降,两者对压降的影响无明显差别.     

变角度连续螺旋折流板换热器优化结构的数值研究

针对螺旋折流板换热器壳程进口螺旋流动未充分发展区域分布特点,提出了一种变角度螺旋折流板换热器模型,采用Realizable k-ε模型方程对两种折流板形式的换热器流动和传热特性进行了数值研究,并对换热器传热强化机理进行了分析.结果表明:变角度螺旋折流板换热器能够减小壳程进口螺旋流动未充分发展段长度,增加壳程整体螺旋流动强度和流体流动传热速度场与温度场的协同性,强化换热器传热.螺旋角为10°+20°和15°+25°的变角度螺旋折流板换热器较常规螺旋折流板换热器综合性能分别提高7.10%~7.54%和2.88%~4.05%.     

管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究

利用FLUENT软件对一管壳式换热器壳程流场进行了三维数值模拟,分析研究了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对换热器壳程压降、出口温度的影响,结果显示,随着折流板数目增加,壳程压降和出口温度逐渐增大：随着进口流速增大,壳程压降逐渐增大且趋势加快,而出口平均温度下降,但是温度下降不大;随着折流板缺口高度增大,壳程压降和出口平均温度逐渐减小,但是压降减小逐渐趋于缓和：相同的压降条件下,通过改变折流板数目提高出口温度比改变进口流速和折流板缺口高度更有效。     

浮头式换热器的结构改进及流场模拟分析

为了消除传统浮头式换热器浮头端存在的流动死区,本文采用数值模拟软件ANSYS FLUENT,对浮头式换热器壳程流体的流动进行数值模拟,模拟结果证明浮头式换热器浮头端管箱内存在介质流动的死区,同时提出了4种改进结构,并利用ANSYS FLUENT对改进后的换热器壳程流场进行模拟分析,结果表明,4种结构均可有效消除流动死区,而浮头端与壳程旁路相连,有流出旁路的结构最能保持壳程内流体流动,也最为合理。该结构对提高换热器的换热效率,减少换热器故障具有十分重要的工程意义。     

折流板几何结构对换热器性能影响的数值模拟

应用标准k-ε湍流方程模型,使用压力修正的SIMPLE算法进行求解,对弓形折流板不同几何结构下换热器壳程的流动和换热性能进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析.结果表明:换热器入口速度的增加会使折流板之间的高温区域减少、流动死区面积减少、换热器的有效换热面积增大;随着折流板间距减小,换热器的换热量随之增大,但是换热器的压降却明显增加,折流板换热器压降均随空气入口速度的增加呈递增趋势且会影响综合换热性能;折流板高度的增加对换热量有明显增大的作用,但是折流板增高会使壳程压降升高,从而造成了换热性能指标的下降.     

管壳式换热器流动与传热的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对一小型管壳式换热器的流动与传热问题进行了三维数值模拟。换热器壳体直径为130mm,12根20mm×1 500mm的换热管正方形排列,折流板为30%缺口的弓形折流板,模拟了3种不同折流板间距的情况。模拟过程采用雷诺应力湍流模型,压力速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。数值模拟结果表明:减小折流板间距对总体传热系数的增加不太明显,但却显著增加了壳程的流动阻力。最后应用Bell法对3种不同折流板间距的数值模拟结果进行了校核,他们之间的最大误差为6.57%,表明数值模拟结果准确可靠。     

折流板结构对换热器壳程流动和传热性能影响研究

以弓形折流板为基础,设定相同的工况条件,用FLUENT软件对曲面、球面和弓形三种折流板型的换热器壳程流体的流动和传热性能进行模拟,并对三种板型的管壳式换热器壳程压降及换热系数进行比较分析。通过对比三种板型换热器的传热性能及压力、温度和流速云图,分析了产生传热性能差异的原因。研究结果可为管壳式换热器折流板设计及强化传热性能提供参考,具有一定的工程实际意义。     

折流板结构对换热器壳程流动和传热性能的影响

以弓形折流板为基础,设定相同的工况条件,用FLUENT软件对曲面、球面和弓形三种折流板型的换热器壳程流体的流动和传热性能进行模拟,并对三种板型的管壳式换热器壳程压降及换热系数进行比较分析。通过对比三种板型换热器的传热性能及压力、温度和流速云图,分析了产生传热性能差异的原因。研究结果可为管壳式换热器折流板设计及强化传热性能提供参考,具有一定的工程实际意义。     

三角区漏流对螺旋折流板换热器综合性能的影响

对螺旋角为15°、20°的1/3椭圆螺旋折流板换热器进行数值模拟,研究连续搭接相邻折流板间三角区漏流对换热器传热及阻力性能的影响.通过分析换热器存在三角区漏流与堵住三角区无漏流模型的模拟计算结果可知:三角区漏流使壳侧流体流动短路现象严重;三角区漏流使换热器整体传热系数、壳程压降、综合性能降低;堵住三角漏流区后,传热系数增加8.5%~11%,壳程压降增加幅度不大,综合性能增加8.1%~11.1%.     

不同螺旋角螺旋折流板换热器壳侧传热性能研究

对两种不同螺旋角的螺旋折流板换热器进行传热测试,利用测得试验数据,根据Kern法推导出这两种螺旋折流板换热器壳程传热系数的近似计算公式.     

折流板开孔改进管壳式换热器性能的CFD分析

利用计算流体动力学(CFD)技术对管壳式换热器弓形折流板附近流场进行了数值模拟,发现在弓形折流板背面,有部分区域的流速较低,一定程度上存在着流动死区.采用在弓形折流板上开孔的方法后,CFD计算结果显示其传热效率提高了5.4%,壳侧压降减小了7.3%.