新型板壳式换热器壳程流动与换热的数值模拟

提出一种新型的板壳式换热器,建立2种不同板束截面形式的换热器模型,利用FLUENT软件对壳程流体的流动和换热进行数值模拟,从多个方面对板壳式换热器壳程湍流流动与强化传热进行了探讨。模拟结果表明,由于换热板片特殊的蜂窝结构,靠近板片壁面的流体产生了明显的周期性波浪式流动,这种流动加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,起到了壳程强化传热的效果。对于2种不同截面形式的换热器,圆形截面形式的换热器壳程空间利用率较高,流体流动充分,热交换效果更好,在同流量下,其壳程对流换热系数比方形截面形式的高35%—40%,压降高17%—19%,单位压降下的壳程对流换热系数高15%—19%。该数值模拟结果对板壳式换热器的研究具有一定的理论意义和工程实用价值。     

蜂窝板内流动与传热的数值模拟及结构优化

利用Fluent软件,采用正交设计方法,对9种不同结构参数的板壳式换热器蜂窝板内的流动与传热进行数值模拟。模拟结果表明,蜂窝板内呈特定形状分布的蜂窝迫使流体和蜂窝点不断相碰撞形成射流,产生局部小漩涡,加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动;在蜂窝高度、蜂窝间距和焊点直径3个影响因素中,蜂窝高度是影响蜂窝板传热系数、压降及综合性能的最主要因素;蜂窝高度越小的蜂窝板能获得较高的传热系数,但会产生较大的压降,使综合性能降低,在实际应用中应根据具体情况选择合理的结构参数搭配。     

强化传热管管内湍流运动的数值模拟和比较

通过fluent软件对横纹管、波节管、波纹管、缩放管这4种常用的传热管,进行了管内湍流运动的数值模拟,从微观上说明了4种传热管的强化传热机理,并对其流动努塞尔系数Nu、压降△p及综合性能参数η进行了比较,说明在低Re下缩放管的综合性能最好,在高Re下横纹管的综合性能最好。