雙管板式換熱器熱力模擬與分析

物理模型

雙管板換熱器的結構比較復雜，受到計算機容量的限制，不能將換熱器管內外流速、溫度每個細節全部模擬出來。模擬中以七根管子為例簡化了換熱器在實際工況下各因素的影響，設置了管程、內外管板間隙和殼程三個流體。雙管板換熱器換熱管以正三角形的方式排布。對于較為復雜的殼程流體區域，由于接管的存在，其幾何結構不規則，采用非結構網格劃分，整個換熱器總共劃分了約86萬個網格。

邊界條件

采用Fluent軟件對雙管板換熱器進行模擬，在其控制臺窗口進行具體參數設置。其中，管程和殼程的流體介質均設為水，兩者逆流流動，隔絕腔分別充入空氣、水、甲苯氣體和氬氣四種不同介質，觀察不同的介質對換熱特性的影響。并作如下簡化：

(1)管程和殼程的流體都不可壓縮，在換熱器內都不發生相變，并假定是常物性；

(2)傳熱過程在穩定條件下，冷、熱流體之間的傳遞的熱量沿管程方向是常數；

(3)雙管板換熱器外壁保溫效果良好

數值模擬結果分析

模擬過程中忽略了重力的影響，每根換熱管的換熱情況趨于一致。依次顯示了間隙中分別充入水、空氣、甲苯氣體和氬氣時Z=500mm和Z=1000mm(Z=0mm管程出口）處管程和殼程垂直Z方向截面溫度分布云圖。