1。3 管壳式换热器数值模拟的情况

1。3。1 国外研究情况

1。3。2 国内研究情况

1。4 管壳式换热器强化传热的潜力

高效强化传热管的研究一直是传热领域最活跃和最有生命力的重要研究课 题[13] 管程加强传热的方法可以把它归结在两个方面来进行，第一是改变换热器 的外部形状，比方说加大管程流体的湍流的程度与简答换热管的换热的面积，如 螺纹管、伸缩管、波纹管、翅片管等，在这些管子当中，最为经典的是螺纹管； 另一种是把管子内部进行改造，以此来改变管束里面流体的流动的强度，可以网 管子里面插花环等。其中，内插纽带是最为有效的，同时制造成本也是极低的， 传热效果非常好，得到了大多数学者的认可与支持。

如果壳程流体是液态，使用的弓形折流板对流动的介质有着很大的阻力，这 样就会损失很大的能量，因此，对于壳程加强传热就变得很重要了。近年来，人 们采用了各种各样的折流板的结构来加强热量的传热，最常用的方式有：异形折 流板（花隔板[14]、 螺旋折流板、整圆折流板、螺旋叶片、折流杆[15]等）及壳程内 插物（扭曲带、空心环[16]）等。这里面的东西对于传递热量有着很好的效果，引 起很多研究者的格外的关注。

1。5 本课题主要研究的内容

本文主要是通过 Gambit 软件来建立管壳式换热器的三维实体模型，同时在 Gambit 中划分网格、定义边界条件，以及划分流体与固体区域，最后再导出 mesh 文件，然后将 mesh 文件导入计算流体力学软件 Ansys Fluent 中进行管壳式换热 器的数值模拟分析及研究，得到速度流场、压力流场和温度流场的云图。

1。本文没有采取定壁温法模拟不同的壳程的进口流量，而是采取耦合热传递

的方法，改变折流板的间距与缺口高度来对换热器进行优化。

2。管程和壳程的进口的流量不变，分别模拟三种不同折流板间距（157 mm、

220 mm、360 mm），优化分析不同折流板间距对换热器换热和壳程流场的影响。

3。改变管壳式换热器中的折流板的缺口的高度（缺口高度分别为 17 mm、22 mm、27 mm、32 mm、37mm），优化分析比较不同折流板的缺口高度对换热器 换热的影响。

4。改变壳程进口流速，分析不同进口流速对换热器性能的影响。

5。改变管程进口流速，分析不同出口流速对换热器性能的影响。 管壳式换热器模型在导入 Fluent 进行值模拟的过程中，应该采用雷诺应力湍

流模型，压力和速度耦合选用 Simple 的格式，压力方程的离散可以选用 Standard

模式来进行，其他方程的离散可以用 Quick 的格式。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

第二章 管壳式换热器数值模拟的理论基础

2。1 流体流动和传热的基本方程

在流体流动和传热过程遵守质量、动量和能量三大守恒定律,大多数的情况 下，流体的流动处于紊流流动的状态,在整个流动和传热过程都遵循紊流的控制 状态方程网。研究换热器的内部流场形式,压力、速度和温度等参数都是以离散 式的场的形式存在的,它们是联系在一起的[17]。