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發(fā)布時(shí)間:2021-06-08 09:36  














一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法,用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應(yīng),通過數(shù)值求解平均的流體質(zhì)量、動量、能量守恒方程,得到殼程流動和換熱的分布。對上述提到的三維數(shù)值模擬方法也有過類似的研究。   實(shí)驗(yàn)方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內(nèi)的流動與換熱特性。但是由于換熱器大多體積龐大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,模型的網(wǎng)格處理比較復(fù)雜,且對計(jì)算機(jī)的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質(zhì)模型,或者模擬換熱器理想模型。管外壁采用電加熱,來模擬均勻熱流條件,測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數(shù)和阻力系數(shù),擬合出了所測的參數(shù)范圍內(nèi)的阻力和換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。






運(yùn)用熱力學(xué)能耗分析法,分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對換熱強(qiáng)度、流動壓降及其有效能損失的影響。通過工程實(shí)例,揖出了中等流速對系統(tǒng)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性都有利,而當(dāng)流速較低時(shí)需進(jìn)行及時(shí)除塘。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結(jié)塘和腐燭問題進(jìn)行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;在污水流量變化的情況下,分別測試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數(shù)。隨著污振厚度的增加,換熱器的傳熱系數(shù)降低,這是由于污塘的存在,導(dǎo)致了換熱面的導(dǎo)熱熱阻增加,導(dǎo)熱系數(shù)減小,導(dǎo)致的換熱器傳熱系數(shù)降低,換熱效率減小。





實(shí)測結(jié)果表明,采用高密度聚乙稀管的沉浸式污水換熱器單位長度的傳熱量約為100kw搭建板式換熱器冷卻水污據(jù)熱阻實(shí)驗(yàn)臺,測得不同對間、流速和溫度下天然循環(huán)冷卻水(松花江水)中鐵離子、氯離子、細(xì)菌總數(shù)、值、溶解氧、池度、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù),隨機(jī)取一組實(shí)驗(yàn)的水質(zhì)參數(shù)作為輸入變量,建立換熱器冷卻水污振熱阻預(yù)測的偏二乘回歸模型,對板式換熱器的污塘熱阻進(jìn)行預(yù)測。年,徐志明、李煌等人對比實(shí)驗(yàn)研究了不同工況冷卻水入口溫度、流速下板式換熱器松花江冷卻水污拒特性,將污拒熱阻與這兩種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析,并就運(yùn)行參數(shù)對其結(jié)塘的影響逐一作了機(jī)理分析。Kotcioglui和NasiriKM等人應(yīng)用理想換熱器模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究,使用修改后的k-‘湍流模型,得到矩形通道板翅縱向打斷、放大和收縮時(shí)的溫度、速度和壓力分布圖。。






單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復(fù)雜,因此選用適應(yīng)性強(qiáng)的正四面體和金字塔形非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,使用GAMBIT劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格的數(shù)量直接決定了計(jì)算速度和精度。網(wǎng)格過少,將不到流場的流動特性;網(wǎng)格過多,一方面會嚴(yán)重消耗計(jì)算機(jī)資源,另一方面大量的數(shù)值耗散積累會影響計(jì)算結(jié)果的正確性。所以進(jìn)行網(wǎng)格的獨(dú)立性驗(yàn)證時(shí)十分必要的。泄漏:造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質(zhì)選用不適,也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強(qiáng)旳物料長時(shí)間沖刷所至。以一個單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證。共三套網(wǎng)格:換熱器整體均為四面體,終網(wǎng)格數(shù)量為1,521,014個;殼程為四面體網(wǎng)格,管程及殼程進(jìn)出口管為六面體網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為I ,952,621個;由面到體依次畫網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為2,175,849個。后面兩套網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果相差小于60%綜合考慮計(jì)算精度與計(jì)算花費(fèi),選取第二套網(wǎng)格:終網(wǎng)格數(shù)量為1,952,621個。






管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川頁著折流板走向,換熱器殼程內(nèi)砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之間變化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)流動方向的背部,固體砂的速度矢量值,大約為0. I m/s。這是由于折流板的阻擋作用,降低了砂的速度。當(dāng)砂粒徑較大更容易在速度降低區(qū)域形成砂沉積,衛(wèi)比砂粒徑0.2m m時(shí)更為明顯。并且,污垢中腐蝕性介質(zhì)腐蝕金屬管壁,導(dǎo)致其穿孔,即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染。當(dāng)砂粒徑為0.4mm,換熱器運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),管殼式換熱器殼程入u處的含砂率較高,大約在so%左右,殼程整體砂體積變化范圍在5%-20%之間,由于本次分析的砂粒徑較大,為0.4mm,故在殼程折流板根部有少量砂沉積,但沉積區(qū)占整個殼程的體積分?jǐn)?shù)低于5%。


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