梅花形縱向折流板換熱器流動和換熱特性數(shù)值模擬分析.pdf

1、本文針對弓形折流板換熱器存在的流動和傳熱死區(qū)面積大、殼程壓損高等問題，設(shè)計了一種縱流式換熱器—梅花形縱向折流板換熱器，利用CFX對弓形折流板換熱器和梅花形縱向折流板換熱器殼程的流動和換熱過程進行模擬計算。在對比模擬的基礎(chǔ)上對不同殼程結(jié)構(gòu)參數(shù)下梅花形縱向折流板換熱器的性能進行數(shù)值分析，并初步研究了換熱器殼程的冷凝換熱特性。
　　(1)模擬分析兩種換熱器殼程流場以及溫度場發(fā)現(xiàn)，弓形折流板換熱器殼程內(nèi)流體呈“Z”字形流動，流體橫向沖刷管

2、束，折流板背流面存在大面積流動和傳熱死區(qū)，而梅花形縱向折流板換熱器殼程流體呈縱向流動，沒有明顯的流動停滯區(qū)域。在研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，梅花形縱向折流板換熱器殼程壓降比弓形折流板換熱器平均低約25.89％，且兩種換熱器換熱性能十分接近。梅花形縱向折流板換熱器的綜合性能系數(shù)h/p比弓形折流板換熱器平均高出約9.36%。
　　(2)通過比較不同支撐板間距下的梅花形縱向折流板換熱器殼程流動和換熱特性可得：支撐板間距小的換熱器換熱性能更高但同

3、時殼程壓力損失也更大，板間距越大換熱器綜合性能越高。
　　(3)分別模擬了ψ=0.13、ψ=0.173和ψ=0.215三種不同開孔率下梅花形縱向折流板換熱器的流動和換熱過程。計算結(jié)果表明：殼程流速越高，換熱器殼程壓降和換熱系數(shù)也越大，綜合壓降和換熱性能發(fā)現(xiàn)開孔率高的換熱器有更好的綜合性能。
　　(4)對開孔率一定但通孔數(shù)量不同的換熱器進行模擬計算，由模擬結(jié)果可知：換熱器殼程壓降、換熱管表面的平均對流換熱系數(shù)以及綜合性能系數(shù)都