基于热流固耦合的管壳式换热器数值模拟

发布时间：2024-03-17 09:21

　　管壳式换热器拥有良好的环境适应性,耐压耐高温性能可靠、换热效率高等特点,在电站汽轮机组中拥有广泛应用。在换热器工作过程中,换热管道要不连续受流体流场以及由于温差引起的热应力作用,同时由于换热管与管板接配的特殊性,导致管道与管板接配处极易产生破裂失效,是换热器系统中结构较薄弱的零件之一。因此研究换热器流温场对管道力学性能、结构寿命的影响有着重要意义。本文是以国产某核电汽轮机组低压给水加热器作为研究对象开展的,分析流体在换热器内运动特性以及热流固耦对换热管道力学性能的影响。换热器数值建模是根据工况参数及边界条件在ANSYS Workbench平台上建立的,为了获得拥有独立解的网格方案,对不同的网格划分方法进行了对比分析。获得了换热器管程、壳程流场、温度场以及压力分布情况,实现了折流板对气体扰流作用数值模拟,并对折流板背流侧结垢原因从流体相对速度的方面进行原因分析。通过将数值模拟计算结果与理论值对比,证明该模型及软件计算方法的准确性并讨论了蒸汽与冷水速度对换热器换热性能的影响。为了获得换热器模型稳态与瞬态温度场,将流场中的流体温度加载到换热器固体表面,进而分析热稳态情况下温度在管壁间的分布情...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1管壳式换热器结构示意图

图1.1管壳式换热器结构示意图介绍表面换热器分类及其在国内外工业领域中发展现状。管壳体、折流板、水室、换热管和支座组成。在工程上将壳体

图2.1换热器几何模型示意图

第2章换热器流场数值建模13图2.1为用DesignModeler对换热器的建模模型，模型隐藏壳体以便观察低压加热器内部情况。由图2.2可以看出换热器内部构造较为复杂，换热管道为薄壁管并不利于网格划分。由于实际产品尺寸过大，实际生产中较易发生管道破裂的位置为管道....

图2.2换热器简化模型示意图

13图2.2换热器简化模型示意图

图2.3自动划分网格

2.4.1网格装配法划分本研究选择ANSYS自带的ICEMCFD模块进行网格划分，选择自动画网格的方法进行试画。网格图及对称面网格划分如图2.3网格质量如图2.4所示。图2.3自动划分网格由图2.5可以看出ICEM自动划分网格质量不好网格分布不均匀，....

本文编号：3930812