新型管壳式换热器进口整流效果的数值模拟研究

发布时间：2017-09-11 08:40

  本文关键词：新型管壳式换热器进口整流效果的数值模拟研究

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【摘要】：本文的研究对象为带有整流孔板的新型双壳程管壳式换热器,相比于没有整流孔板的传统单壳体管壳式换热器,这种新型管壳式换热器由于具有整流孔板结构,因而可以对进入换热器内部的流体进行分配,使管束之间的流体流动更加平缓,各个区域的流体流速区域一致。对于新型管壳式换热器内部管束而言,我们选择了三种不同的管束:普通光管管束、对称型外凸波节管管束和外凸螺旋管管束,通过改变管束的几何参数和整流孔板的几何参数,并借助于统计学公式,对换热器进口整流问题进行了数值模拟研究。通过数值模拟,我们可以的出一些重要结论:(1)通过对比发现,带有整流孔板的新型管壳式换热器的整流效果优于传统单壳体管壳式换热器。(2)对于新型管壳式换热器,我们把它分为两种类型:类型1和类型2。在换热器壳程管束区域,不论对于光管、波节管还是螺旋管,在较小Re数范围内,较大的管束间距和三角形管束的布置方式都是对整流有利的。对于光管管束,整流孔板高度h=50 mm,整流孔面积占比Ф=12.97%,整流孔排布类型1的整流孔板是最适合的。而对于波节管管束和螺旋管管束,整流孔板选取类型2,整流孔面积占比Ф在10.95%~12.97%范围内,整流孔板高度h=40 mm时,换热器整流效果最佳。(3)通过数值模拟发现,光管管束换热器的整流效果好于异性管管束,波节管管束换热器的整流效果好于螺旋管管束。
【关键词】：进口整流 速度波动 整流孔板 数值模拟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 物理量名称及符号表9-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的意义10
• 1.2 国内外换热元件及换热器的研究现状10-15
• 1.2.1 国内外单管换热元件研究现状11-13
• 1.2.2 国内外换热器内整流效果研究现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 换热器进口整流效果研究的计算模型17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 数值模型的建立17-26
• 2.2.1 物理模型17-21
• 2.2.2 网格划分21-23
• 2.2.3 数学模型23-26
• 2.3 数据处理与模型选取26-30
• 2.3.1 统计学公式26
• 2.3.2 数据处理说明26-28
• 2.3.3 网格无关性分析28-29
• 2.3.4 数学模型的选取29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 光管管束换热器进口整流的数值模拟研究32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 光管管束基本参数对光管换热器整流效果的影响32-39
• 3.2.1 换热器进口Re数对整流效果的影响33-35
• 3.2.2 光管管束间距对整流效果的影响35-37
• 3.2.3 光管管束布置方式对整流效果的影响37-39
• 3.3 整流孔板基本参数对光管换热器整流效果的影响39-46
• 3.3.1 整流孔板高度对整流效果的影响39-41
• 3.3.2 整流孔位置对整流效果的影响41-44
• 3.3.3 整流孔面积占比对整流效果的影响44-46
• 3.4 光管换热器整流效果的机理分析46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 波节管管束换热器进口整流的数值模拟研究48-60
• 4.1 引言48-49
• 4.2 波节管管束基本参数对光管换热器整流效果的影响49-52
• 4.2.1 波节处与非波节处RSD曲线的对比49-50
• 4.2.2 换热器进口Re数对整流效果的影响50-51
• 4.2.3 波节管管束间距对整流效果的影响51-52
• 4.3 整流孔板基本参数对波节管换热器整流效果的影响52-59
• 4.3.1 整流孔板高度对整流效果的影响52-54
• 4.3.2 整流孔面积占比对整流效果的影响54-56
• 4.3.3 各整流孔流量的分配对整流效果的影响56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 螺旋管管束换热器进口整流的数值模拟研究60-67
• 5.1 引言60-61
• 5.2 螺旋管管束基本参数对光管换热器整流效果的影响61-64
• 5.2.1 换热器进口Re数对整流效果的影响61-63
• 5.2.2 螺旋管管束间距对整流效果的影响63-64
• 5.3 整流孔板基本参数对螺旋管换热器整流效果的影响64-66
• 5.3.1 整流孔板高度对整流效果的影响64-65
• 5.3.2 整流孔面积占比对整流效果的影响65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73-75
• 致谢75

【参考文献】

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1 张哲,厉彦忠,焦安军;板翅式换热器封头结构的数值模拟[J];化工学报;2002年11期

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本文编号：829738