目前，大多对换热器的模拟仿真基本使用计算流体力学软件（CFD），而对换热器的模拟 不仅要考虑换热器的工作原理，还需要考虑换热器工作工况和环境工况。本文通过换热器综 合实验平台对套管式换热器的换热和压降进行实验研究，同时通过在计算机上模拟实验结果 以解释实验出现的现象。 

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1。2 套管式换热器的原理及其特性

1。2。1 套管式换热器的结构原理

套管式换热器的结构是以同心套管中的内管作为传热单元的换热器，两种不同直径的管 子套在一起组成同心套管，每一套管称为“一程”。通常，热流体（A）由上部引入，而冷流体

（B）则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接，内管与 U 形肘管多用法兰 连接，便于传热管的清洗和增减，外管用短管依次连接成排，固定于支架上（图 1。1）。 

图 1。1 套管式换热器的结构

1。2。2 套管式换热器的工作原理及特性

套管式换热器的工作原理为内管两侧的冷热流体由于存在温差而发生的热量通过内管壁 面相互换热过程，其原理见图二。套管式换热器的优点[4]： 

○1 传热效能高； 

○2 结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流速，使传热面 的两侧都可以有较高的传热系数。 

○3 可以根据安装位置任意改变形态，利于安装。 当然，套管式换热器的缺点也将是研究改进的重要因数，其缺点有以下几点: 

○1 检修、清洗和拆卸麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏； 

○2 生产中，材料选择受限； 

○3 由于套管式换热器在国内还没有形成统一的焊接标准，各企业都是根据其他换热产品 的经验来选择焊接方式，所以，套管式换热器的焊接处，出现各类问题司空见惯，需要经常 注意检查，保养。 文献综述

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图 1。2 冷、热流体分别在内管和套管中流动并换热

1。3 套管式换热器的研究现状

1。4 本文研究内容

本文在换热器综合实验平台上，对其上的套管式换热器的传热特性进行研究，分析实验 得出的结论及其压降，由于综合实验平台中的套管式换热的内外管均采用光管，其环形部分 的阻力损失为沿程阻力损失，而内管两头接管处的 U 形管为回弯损阻力损失。通过实验可以 测出内外管的进出口温度和压降，同时通过 CFD 对内外管出口的温度和压降进行模拟，对比 分析在不同初始条件下的传热特性和压降，并且获取最大的传热系数和最小的压降，在实验 结果的基础上对实验台上的套管式换热器进行优化设计和强化换热。

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2 套管式换热器数值模拟

数值模拟实在计算机的基础上，研究流体运动规律，模拟流体的流动、传热等特性，它 基于有限差分法和有限元法，求解流体模型的离散解，目前是研究流体运动的最高效的方法 之一。FLUENT 是目前应用非常广泛的一种数值模拟软件，主要用于模拟具有复杂外形的流体 流动以及热传导流动和传热传质的多种工程问题。 本文通过对套管式换热器进行数值模拟研 究，分析得出的结果并与实验结论相结合，解释在实验中出现的现象。 来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766- CFD换热器综合实验平台的换热及压降分析(3):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_93068.html