不同螺旋折流板換熱器殼側流動的數值研究
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- 不同螺旋折流板換熱器殼側流動的數值研究 摘要:采用數值模擬方法,運用大型CFD分析軟件Fluen,t研究了1/4橢圓螺旋折流板換熱器、1/3扇形螺旋折流板換熱器以及常見的1/4扇形螺旋折流板換熱器殼程流體的流動特點,并與傳統(tǒng)的 弓形折流板換熱器進行對比。采用Gambit軟件建立模型和劃分網格,采用分離變量法隱式求解, 壓力和速度耦合采用Simple算法。結果認為,螺旋折流板換熱器的傳熱及阻力性能低于弓形折流 板換熱器,1/4橢圓螺旋折流板換熱器的傳熱性能及壓力損失最小,其次是1/4扇形螺旋折流板換熱 器,1/3扇形螺旋折流板換熱器的殼程傳熱及阻力性能最高。
關鍵詞:螺旋折流板 換熱器 殼程流體 傳熱 數值模擬
引 言
螺旋折流板換熱器是伴隨高效傳熱技術的廣泛 開展而產生的一種新型節(jié)能管殼式熱交換設備, 廣泛應用于石油、化工及天然氣領域。目前,有關 螺旋折流板換熱器的研究工作多數以扇形折流板結 構為主,研究中主要分析螺旋折流板換熱器與弓形 折流板換熱器在性能上的差異,以及結構和操 作參數對螺旋折流板換熱器性能的影響。 在已有的研究工作中,關于不同螺旋折流板結構 對換熱器性能影響的報道并不多見。筆者采用 數值模擬方法,運用大型CFD分析軟件Fluen,t研究 了1/4橢圓螺旋折流板換熱器、1/3扇形螺旋折流板換熱 器以及常見的1/4扇形螺旋折流板換熱器殼程流體的流 動特點,并與傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器進行對比,為 螺旋折流板換熱器結構優(yōu)化設計提供了依據。
螺旋折流板的結構設計
不同結構的折流板如圖1所示,其中3種螺旋 折流板均由標準橢圓切割得到,在布置折流板時均 以標準橢圓的短軸為旋轉軸。其區(qū)別在于:1/4橢圓 螺旋折流板由標準橢圓沿其長短軸切割得到。1/4扇 形螺旋折流板兩直邊相等并以標準橢圓的短軸對 稱,折流板夾角θ1應大于90°,且隨螺旋角的不同而變化。這2種結構的一個完整螺旋由4塊折流板 組成,單塊折流板在換熱器殼程橫截面上的投影為 90°。1/3扇形螺旋折流板的直邊同樣沿標準橢圓的 短軸對稱,但折流板夾角θ2在螺旋角相同的條件 下應大于14扇形螺旋折流板的夾角θ1且在殼體...
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