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建立了一种复杂的数学模型,用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性的数学模型,包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中,计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解,而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。分析换热器的物理模型,对模型进行适当的简化,分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析,研宄传热管束内部的传热过程,同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。对换热器的出口平均温度进行分析,分析出口平均温度与设计温度之间的误差,评价换热器的换热性能。对换热器壳侧的速度场进行研究,分析换热器的结构对自然循环的影响,并提出相关的意见对换热器进行优化分析。
管壳式换热器运行过程中的速度矢量分布,在换热器运行过程中,回流冷凝器,换热器壳程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川页着折流板走向,换热器壳程内砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之间变化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部,固体砂的速度矢量值,大约为0. i m/s。这是由于折流板的阻挡作用,降低了砂的速度。当砂粒径较大更容易在速度降低区域形成砂沉积,卫比砂粒径0.2m m时更为明显。当砂粒径为0.4mm,换热器运行稳定时,管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高,大约在so%左右,壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间,由于本次分析的砂粒径较大,为0.4mm,故在壳程折流板根部有少量砂沉积,冷凝器,但沉积区占整个壳程的体积分数低于5%。
潍坊誉金机械对原稳站---山管壳式换热器实体模型进行简化建模,列管冷凝器,同时---课题研究的准确性和经济性。
(1)建模时保留了折流板,考虑折流板对壳程流体流动和传热的影响。
(2)对于传热管壁和折流板的处理采用了fluen丁中的薄壁模型,在后续的边界条件设置时可以设定一个给定的壁厚,这样减少了网格数量。
(3)管束的_l几封头和下封头没有参与整个换热器的传热和流动,不影响数值计算的结果,因此在建模时将上封头和下封头进行简化处理。 在对换热器结构进行建模时,考虑换热器入日和出口部分对于一换热器壳程整体流动特性的影响。由于单弓形折流板管壳式换热器是复杂几何体,网格划分需要采用分块划分的方法,将整个模型划分成入口段、出口段和壳程三部分,进行网格划分。网格为非结构化网格,采用划分的四面体和金字塔网格。
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