管壳式换热器校核计算与数值模拟研究

摘要

换热器是现代工业中不可或缺的重要部件之一,换热器性能的好坏决定了整个系统的运行状况,因此,其性能的提高成为了换热器设计研究的重中之重。针对换热器性能,本文应用理论计算方法分析及FLUENT模拟手段对其进行了研究。
　　本文首先对一般尺寸下的管壳式换热器性能校核计算方法进行了研究。分析了换热器管程和壳程传热计算方法,建立了管内外传热膜系数计算模块和效率-单元数计算模块;分析了壳侧及管侧压降计算方法,建立了压降性能计算模块;编制了换热器程序界面,初步开发了管壳式换热器性能校核软件,本软件可用于管壳式换热器(折流板为单弓形)的工程校核计算,具有一定的工程价值。
　　其次,一些航空航天滑油系统中的换热器,由于其工作环境的限制,需将其制成矩形紧凑式换热器。其性能计算方法与一般尺寸下的圆形管壳式换热器大有不同。本文对此种换热器进行了性能计算方法的研究,编制了相应校核程序。此外,本文还搭建了滑油系统试验台,对矩形换热器进行了实验研究,通过实验手段对仿真程序进行了准确性验证。
　　最后,本文还应用数值方法,重点针对折流板缺口高度及折流板间距,对管壳式换热器流动和传热进行了模拟计算。分析了折流板缺口高度对换热器壳侧流动及传热的影响,给出了缺口高度在0.2D~0.4D变化时,换热器的性能变化曲线,得到了最优缺口高度;研究了折流板间距对换热器壳侧流动及传热的影响规律,分析了换热器传热性能随折流板数目的变化规律,得到了最佳折流板数目。着重分析了不同折流板缺口高度及折流板间距下,壳侧流动单元内缺口区压降及错流区压降所占单元压降比例变化情况。

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第1章 绪论

1.1 论文目的及意义

1.2 管壳式换热器简介

1.3 管壳式换热器的数值模拟研究现状

1.4 本文主要工作

第2章 计算模型

2.1 C++介绍

2.2 HTRI介绍

2.3 CFD数值模拟

2.4 本章小结

第3章 管壳式换热器性能校核计算

3.1 换热性能校核计算

3.2换热数学模型

3.3 换热器壳侧压降校核方法的选择

3.4 压降数学模型

3.5程序界面

3.6通用管壳式换热器性能仿真计算

3.7 矩形换热器性能计算仿真

3.8 本章小结

第4章 管壳式换热器壳侧数值模拟

4.1换热器计算模型及方法选择

4.2折流板缺口高度对壳侧性能影响

4.3 折流板数量

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢