基于fluent的換熱器流場(chǎng)模擬

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1、河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論21.1換熱器的分類21.2換熱器研究與發(fā)展31.2.1換熱器發(fā)展歷史31.2.2換熱器研究及發(fā)展動(dòng)向31.2.3國(guó)外新型換熱器技術(shù)走向4第2章管殼式換熱器92.1管殼式換熱器結(jié)構(gòu)92.2管殼式換熱器類型92.3換熱器的安裝、使用及維護(hù)102.3.1換熱器的安裝102.3.2換熱器的清洗102.3.3換熱器的維護(hù)和檢修122.3.4換熱器的防腐132.4換熱器的強(qiáng)化132.4.1管程的傳熱強(qiáng)化142.4.2殼程的傳熱強(qiáng)化15第3章流體傳熱的研究方法173.1傳熱學(xué)的常用研究方法17

2、3.2數(shù)值模擬的求解過(guò)程17第4章基于Fluent的管殼式換熱器的數(shù)值計(jì)算204.1Fluent簡(jiǎn)介204.2基于Fluent的三角形排列的換熱器流暢模擬21結(jié)論3234河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)的熱量交換設(shè)備，又稱熱交換器，廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、動(dòng)力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工業(yè)等行業(yè)。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類越來(lái)越多。1.1換熱器的分類換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見(jiàn)，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是耗能量十分大的領(lǐng)域。隨著節(jié)能技

3、術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開(kāi)發(fā)越來(lái)越多。適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器結(jié)構(gòu)和形式亦不相同，換熱器種類隨新型，高效換熱器的開(kāi)發(fā)不斷更新，具體分類如下。(1)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類：間壁式、混合式和蓄熱式。間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開(kāi)的空間里流動(dòng)，通過(guò)壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對(duì)流進(jìn)行換熱。間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括

4、板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤(pán)式換熱器和空氣冷卻器等?；旌鲜綋Q熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分

5、離。在蓄熱式換熱器中，冷熱兩種流體依次交替地流過(guò)同一換熱表面而實(shí)現(xiàn)熱量交換，固體表面除了換熱以外還起到蓄熱的作用：高溫流體經(jīng)過(guò)時(shí)，固體避免吸收并積蓄熱量，然后釋放給接著流過(guò)的低溫流體。這種換熱器的熱量傳遞過(guò)程是非穩(wěn)態(tài)的。三種類型中，間壁式換熱器應(yīng)用最為廣泛。(2)表面的緊湊程度換熱器還可以按照表面的緊湊程度而區(qū)分為緊湊式換熱器（compactheatexchanger）與非緊湊式換熱器(non-compactheatexchanger)。緊湊的程度可以用水力直徑（dh，hydraulicdiameter，也稱當(dāng)量直徑，

6、流動(dòng)界面積的4倍除以濕周長(zhǎng)）來(lái)區(qū)別，或者用每立方米中的傳熱面積來(lái)衡量：當(dāng)>700m2或者dh<6mm時(shí)，稱為緊湊式換熱器。當(dāng)>3000m2或者10015000m2或者100

7、典首次制成螺旋板換熱器。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外，自60年代開(kāi)始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱

8、器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。20世紀(jì)80年代以來(lái)，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，帶來(lái)了能源利用率的提高。各種新型高效換熱器的相繼開(kāi)發(fā)與應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，私有化比例的加大，降低成本已成為企業(yè)追求的最終目標(biāo)。因而節(jié)能設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)備受矚目。能源的