<var id="t5jf3"><dl id="t5jf3"></dl></var>
<var id="t5jf3"></var>
<cite id="t5jf3"></cite> <cite id="t5jf3"></cite>
<var id="t5jf3"><span id="t5jf3"></span></var>
<cite id="t5jf3"></cite>
<menuitem id="t5jf3"></menuitem>
<var id="t5jf3"><video id="t5jf3"><thead id="t5jf3"></thead></video></var><cite id="t5jf3"></cite>
哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
新聞動態

組件式螺旋管換熱器的殼側流場計算

點擊:1565 日期:[ 2014-04-26 22:00:56 ]
                               組件式螺旋管換熱器的殼側流場計算                                    申亞歐  段日強  姜勝耀 (清華大學核能與新能源技術研究院,先進反應堆工程與安全教育部重點實驗室,北京100084)     摘要:為優化換熱器組件間流量分配、提高換熱器整體換熱效率和組件壽命、為組件的排布設計提供理論依據,該文采用計算流體力學的方法,在一定的簡化和假設基礎上,針對一種典型的換熱設備進行了整體流場分析以及單個換熱 器組件內的殼側流場分析,給出了組件間流量分配規律和單個組件內的殼側流場分布結果。計算結果表明:組件間流量分配主要受組件自身流動阻力的影響,并行排列的換熱器組件能有效展平流量分配;單個組件內殼側流場受螺旋管層位置結構的影響,呈現出較為復雜的分布。     關鍵詞:螺旋管換熱器;流量分配;流場;數值模擬     中圖分類號:TK 172文獻標識碼:A     文章編號:1000-0054(2009)03-0396-03     隨著社會的進步和工業的發展,人們對換熱的要求也越來越高。為滿足工業的需要,各種新型換熱 器應運而生,其中絕大多數換熱器都朝著結構緊湊的方向發展,以期達到經濟、高效的目的。在眾多形式的換熱器中,螺旋管式換熱器以其較高的換 熱效率、緊湊的結構及加工的便利得到了廣泛的應用。為滿足大型換熱設備和某些特殊場合的需要,在 傳統螺旋管換熱器的基礎之上研究出了組件式螺旋 管換熱器。顧名思義,組件式螺旋管換熱器即將傳統螺旋管換熱器簡化后制成單個的獨立換熱器組件, 各組件自成體系,功能完備,且各組件可以并行使 用。因此,單個組件不僅繼承了傳統換熱器的優點, 同時還具有拆卸方便、排布形式多樣等優勢,對于大型換熱設備和一些特殊換熱結構,可以依賴其靈活 的排布形式滿足用戶的各種換熱要求。     在工業應用中,組件前端來流一般是不均勻的, 此時組件間的流量分配成為設計者們最為關心的問題。組件間流量分配不均,將導致各組件的工作負荷 不一致,降低某些組件的使用壽命以及換熱設備的整體換熱效率。     針對這一問題,本文首先模擬計算了一種簡單排列的組件式螺旋管換熱器的流量分配,給出了各換熱器組件間的流量分配結果以及影響其流量分配的因素。并在此基礎之上,對單個換熱器組件內部的流場分布進行了數值模擬,同時給出了單個換熱器組件內各螺旋管層間的流量分配結果。     1 計算模型     1.1 幾何模型的建立     本文在計算中采用氦氣作為殼側工質,不考慮 換熱情況,整體結構如圖1所示。氦氣從上方Ф900 mm的圓形入口進入Ф2956mm×2535mm的柱形 空腔,往下經過一段950mm高的擴張圓臺之后到達 底部Ф3906mm×950mm的柱形空腔。該空腔底部與44根均勻排列的螺旋管換熱器組件相連,組件尺 寸為Ф218 mm×2290 mm,相鄰組件間中心距為 494mm。實際上,組件的殼側入口位于側面,因此可 在組件上方60 mm高處相應地添加了Ф218 mm× 10mm的擋流片。     螺旋管換熱器的具體結構可以參見文[3],本文 單個換熱器組件的計算模型見圖2。殼側流體從環形 區域流入,掠過螺旋管層,環形區域內徑為Ф62 mm,外徑為Ф218mm。其中沿環形區域徑向由內向 外分別由2、3、4根Ф18mm的螺旋管纏繞形成3個螺旋管層,相鄰管層中心距為26mm。                           1.2 邊界條件和湍流模型的確定     1)整體計算模型邊界設置。入口采用質量流速邊界,質量流量取41.40 kg/s;出口采用壓力邊界,參考壓力取101.33kPa。本文之所以沒有采用自由出流的出口邊界是因為對于一個入口多個出口的 模型,若采用自由出流邊界,則FLUENT默認出口 流量為均勻分布,詳細討論可參考文。     2)單個組件計算模型邊界設置。入口采用質 量流速邊界,質量流量取0.24kg/s;出口采用自由 出流邊界。     3)湍流模型的選取。FLUENT軟件提供了多種湍流模型,包括S-A模型、κ-ε模型、Reynolds應 力模型以及大渦模擬等。本文采用標準的κ-ε模型, 它具有較好的收斂性,能很好地模擬湍流形成,且適 用范圍比較廣。對于各湍流模型的詳細介紹可參考文。     2 結果與分析     2.1 組件間流量分配分析     圖3給出了沿入射方向縱剖面的速度場,可以看出,換熱器組件前端空腔內流動情況較為復雜。這是因為入口射流速度較高,由Bernoulli方程可知, 此處壓力必然有所降低,從而帶動周圍流體隨之運 動,在射流附近形成一個復雜的流場。同時中部圓臺 的擴張結構,更有利于局部湍流的生成。但是流體在進入組件后迅速被整平,這是因為流體在進入組件時,流通截面急劇縮小,同時由于擋流片的存在,使得此處具有極大的局部阻力,流體流經此處壓力損 失較大。計算結果表明:組件前端腔體的相對壓差為50.43Pa,組件段的相對壓差為353.01Pa。因此, 前端不均勻的來流受此阻力的影響,流速有所降低, 同時也使得流場有所展平,進而使分配到各組件間的流量趨于一致。                           為了證明上一結論,本文同時計算分析了不加 組件時的情況。兩者的流量分配曲線見圖4。其中: 不加組件時,各出口中最大流量為2.37kg/s,最小 流量為0.26kg/s,二者相差2.11kg/s,均方根誤差 為其中qm為質量流量,m-為平均質量流量,N為組件數;加上組件之 后,最大流量為1.01 kg/s,最小流量為0.91 kg/s, 二者僅相差0.10kg/s。均方根誤差僅為0.02。由此可 知,在沒有組件存在的情況下,亦即流體在出口 處沒有受到較大阻力時,出口間流量分配是極不均勻的。                            因此,本文認為換熱器組件間的流量分配主要受組件自身流動阻力的影響,亦即換熱器組件的流 量分配的均勻性主要取決于組件自身流動阻力的均 勻性。     2.2 單個換熱器組件流場分析     由于單根螺旋管的流量分配與螺旋管的換熱直接相關,因此本文對計算數據進行處理后給出了圖5 所示的縱向掠過單管的流量分配曲線。圖中n為螺旋管層編號,由內向外分別為1、2、3。由圖5可以看出,最外圈螺旋管獲得的縱向流量最大,而中間層最小。同時圖6給出了橫向對流與縱向流量的百分比, 圖中y為百分比。由圖6可知,中間層的橫向流量與縱向流量比最大,但是和最外層相差不大。因此綜合考慮,最外層單個螺旋管所分配的殼側流體流量最 大,中間層次之,最內層最小。                                 3 結 論     1)采用并行排列方式時,換熱器組件流量分配的均勻性主要取決于組件自身流動阻力的均勻性。因此若采用相同規格的換熱器組件,可使換熱器組件的流量分配均勻,從而提高換熱器組件的使用壽命以及換熱效率。適當提高組件自身阻力也能進一步展平流量分配,但是會加重系統負荷,設計過程中應對二者進行綜合考慮。                           2)對于文中的三層螺旋管式換熱器,計算結果表明:最外層單個螺旋管所分配的殼側流體流量最大,最內層螺旋管最小。因此,設計上存在優化的空 間,有待展開進一步的工作。 
上一篇:用板式換熱器回收鍋爐出口爐氣熱量及低溫位熱能分析 下一篇:螺紋鎖緊環高壓換熱器鎳基合金管束的研制

相關資訊

Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88928255 傳真:0086-574-88916955
換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
最新色情绪网址,影音先锋中文字幕亚洲资源站,伊人久久大香线蕉综合,一本道在线电影
<var id="t5jf3"><dl id="t5jf3"></dl></var>
<var id="t5jf3"></var>
<cite id="t5jf3"></cite> <cite id="t5jf3"></cite>
<var id="t5jf3"><span id="t5jf3"></span></var>
<cite id="t5jf3"></cite>
<menuitem id="t5jf3"></menuitem>
<var id="t5jf3"><video id="t5jf3"><thead id="t5jf3"></thead></video></var><cite id="t5jf3"></cite>