3。1 实验原理和装置 8

3。2 实验过程 9

3。3 数据处理与分析 10

3。4 本章小结 18

4 套管式换热器 CFD 模拟 19

4。1 建立物理模型 19

4。2 划分网格 20

4。3 边界条件 25

4。4 模拟结果与分析 26

4。5 本章小结 38

5 设计优化 39

5。1 流动方式对换热的影响 39

5。2 外管直径对换热的影响 41

5。3 本章小结 42

结 论 43

致 谢 44

文 献 45

第 II  页 本科毕业设计说明书

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1 绪论

换热器定义为实现两种不同温度流体的热量交换并且阻止两种流体混合的设备,广泛应 用于工业生产的各个环节,涉及动力、石油、化工、航空等多个行业。据统计[1],一般在石油化 工企业中,换热器的投资占全部投资的 40%-50%；在现代石油化工企业中约占 30%-40%;在热电 厂中,换热器的投资约占整个电厂的 70%；在动力消耗方面,车辆冷却系统所消耗的功率占发 动机输出功率的 3%-15%；在制冷机中蒸发器的动力消耗约占总值的 20%-30%,其质量要占总质 量的 30%-40%；在以氟利昂为制冷剂的水冷机组中,蒸发器和冷凝器的质量约占总质量的 70%。 

因此,换热设备的研究备各国的高度重视,全球第一次能源危机爆后,各国都在加大力量 寻找新的能源与及在节能降耗上研究新的途径。对强化传统换热器设备传热的研究逐渐增多, 研究主要集中在两大方面上:一是研究开发新型换热器,如紧凑式换热器,尽可能地提高换热 器的紧凑性和换热效率；二是对传统的换热器进行强化传热。紧凑式换热器因其结构紧凑、 轻巧、传热强度高等特点引起了科技和工业界的广泛关注,是很有发展前途的新型热交换设备 之一[2]。 论文网

1。1 研究背景

研究换热器的传热性能普遍依靠实验的方法，同时也可以通过数值进行模拟。但实验研 究费时费力，今后采用计算流体力学软件（CFD）预测换热器的传热特性将成为今后的发展 趋势。尤其近年来，随着计算机硬件、计算流体力学和计算传热学的不断发展，数值模拟已 经成为传热学研究的一种重要方法。 

传统换热器的设计方法由于经验估算误差、样机的设计修改和制作与测试的次数较多， 从而造成开发周期过长、开发费用巨大，并且很难使开发的产品达到最节能、节材的设计效 果。而采用计算机仿真的方法，换热器内部传热传质机理为理论依据，在计算机上建立理论 模型，可以减小对实际样机测试的依赖程度，这将在很大程度上提高了对换热器性能预测的 快速性和准确性，所以计算机数字模拟仿真已经成为现代产品的主要设计发展方向[3]。