新型麻面管式过热器传热优化的数值模拟

摘要

以新型麻面管式过热器交叉流道为研究对象,采用三维数值模拟的方法,研究了麻面管交叉流动和换热特性及蒸汽侧流速u、凸胞/凹坑投影直径d、深度h、间距p等参数的最优值。结果表明:由于管内外壁面存在周期性凸胞/凹坑,壁面附近流体域和主流体域的混合加剧,对近壁处边界层有较好的扰动作用,改善了流体速度场与温度场的协同性,实现强化换热;与光滑管相比,麻面管烟气侧努塞尔数Nuo提升了58%左右,蒸汽侧努塞尔数Nui提高了35%~50%,阻力系数f增加了7%~40%,综合换热性能指标PEC处于1.25~1.5间;基于响应面法,以Nui、f、PEC为目标函数,得到蒸汽侧最优参数组合d=6.0 mm,h=1.0 mm,p=16.0 mm,u=4.8 m/s,对应的Nui=680.55,f=0.014 68,PEC=1.43;运用多元线性回归的方法,分别拟合出蒸汽侧换热与阻力的准则关联式。