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1、2013年第4l卷第1期流體機(jī)械2l文章編號(hào)：1005—0329(2013)01—0021—05基于三維實(shí)體模型的縱流殼程換熱器數(shù)值研究劉敏珊，杜慶飛，白彩鵬，潘彥凱(鄭州大學(xué)河南省過程傳熱與節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002)摘要：利用FLUENT軟件對(duì)三葉孔板換熱器殼程流體流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，建立了“周期性全截面計(jì)算模型”和“單元流道模型”，并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：隨著換熱器殼體內(nèi)徑D的增大，2種模型的計(jì)算結(jié)果逐漸接近；當(dāng)D>800mm時(shí)，2種模型計(jì)算結(jié)果的誤差已降至10％左右，此時(shí)“單元流道模型”
2、具備實(shí)用性和適用性；在D~<800mm時(shí)，提出了“單元流道模型”的修正算法，給出了壓力梯度和對(duì)流傳熱系數(shù)的修正關(guān)聯(lián)式。關(guān)鍵詞：三~f：fL板；換熱器；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：TH12；TK172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．01．005NumericalResearchonHeatExchangerwithLongitudinalFlowofShel1．sideBasedon3．DSolidModelLIUMin—shan，DUQing-fei，BAICai—peng，PANYan—ka
3、i(KeyLaboratoryofProcessHeatTransferandEnergySavingofHenanProvince，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450002，China)Abstract：Theflowandheattransfercharacteristicsintheshell-sideoftheheatexchangerwithtrefoil--tube-supportplateswerenumericalstudiedbyusingFLUENT．The“PeriodicWhdeC
4、ross-sectioncomputationModel’’and“PeriodicUnitDuctModel’’werebuilt，andthecomputedresultsofthetwomodelswerecomparativelyanalyzed．Itturnedoutthat，thecomputedresultofthetwomodelsbecomecloserwiththediameteroftheshell(D)increasing；whenD>800mm，theerrorbetweenthecomputedresult
5、softhetwomodelshasdroppedto10％，andthe“PeriodicUnitDuctModel”havepracticabilityandapplicability；whenD~<800mm，themodifieralgorithmofthe“PeriodicUnitDuctModel”wasproposed，andthemodifiedformulaoftheconvectiveheattransfercoefficientsandthepressuregradientwereprovided．Keyword
6、s：trefoil—tube—supportplates；heatexchanger，numericalsimulation1前言應(yīng)用．2J，針對(duì)該類換熱器的數(shù)值模擬方法也出現(xiàn)了多種形式。根據(jù)實(shí)際換熱器的尺寸建立整體在計(jì)算流體力學(xué)、計(jì)算傳熱學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)模型可以真實(shí)地獲得換熱器殼程整體傳熱和流動(dòng)日益發(fā)展成熟的今天，數(shù)值模擬以其靈活、方便、狀況，但是整體模型的網(wǎng)格較多，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要開發(fā)周期短、研究費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在換熱求較高，計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一定程度上限制了其應(yīng)設(shè)備開發(fā)與設(shè)計(jì)中，成為換熱器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)用J。如果不考慮換熱器殼程進(jìn)出
7、口的影響，在重要研究方向?？v流殼程換熱器以其傳熱死區(qū)縱流殼程換熱器殼程內(nèi)的充分發(fā)展段，可采用少、傳熱效率高以及能有效減小管束誘導(dǎo)振動(dòng)等“周期性全截面計(jì)算模型”進(jìn)行研究，不僅可以真優(yōu)點(diǎn)在石油、化工、能源等工業(yè)部門中得到了廣泛實(shí)地獲得換熱器殼程充分發(fā)展段的流動(dòng)和傳熱性收稿日期：2012—02—09修稿日期：基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51076145)22FLUIDMACHINERYVo1．41，No．1，2013能，而且相對(duì)于整體模型也提高了計(jì)算效率，與傳統(tǒng)的核電用弓形折流板支撐相比，該種但是當(dāng)換熱器殼體直徑較大時(shí)，同樣受到計(jì)算機(jī)支
8、撐結(jié)構(gòu)將殼程流體由橫掠管束改為縱掠管束，性能的限制。對(duì)于殼程結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性的縱流殼能有效減少流動(dòng)死區(qū)并減弱管束誘導(dǎo)振動(dòng)；且程換熱器，經(jīng)過一定的簡(jiǎn)化后，可建立“單元流道由于支撐板孔內(nèi)產(chǎn)生的流體射流，可以減小化學(xué)模型”，該模
