翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國能源需求量迅猛增長，能源供應(yīng)不足已成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的一大重要因素，這對我國的節(jié)能減排事業(yè)提出了更高要求。工業(yè)生產(chǎn)中的熱能，約50％以低品位余熱的形式直接排放，既浪費能源又污染環(huán)境。作為電能消耗大戶，鋁電解過程中約30％的輸入能量最終以低溫煙氣(100～200℃)的形式經(jīng)煙管匯總、收塵后直接排放?；厥蘸屠眠@部分熱能進行發(fā)電對鋁電解行業(yè)的節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文以湖南省高新領(lǐng)域工業(yè)支

2、撐科技計劃重點項目“低溫煙氣余熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究”為依托，采用數(shù)值模擬方法，對鋁電解低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)中翅片管式換熱器的傳熱性能進行了深入研究。
　　 本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)以大型計算流體動力學商業(yè)軟件FLUENT為平臺，建立了翅片管傳熱的計算模型。在建模時，經(jīng)過綜合比較，截取單元管長進行計算，并將管內(nèi)工質(zhì)對流換熱與管外煙氣對流換熱進行耦合計算，從而避免了以往計算中將管壁設(shè)置為恒熱流或恒壁溫邊界條

3、件時，所造成的與管內(nèi)外實際對流換熱情況存在的差異。
　　 (2)對管外煙氣及管內(nèi)液態(tài)與氣態(tài)工質(zhì)在不同流速與溫度時的換熱特性進行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：隨著管外煙氣和管內(nèi)工質(zhì)流速的增大，其各自的平均換熱系數(shù)增大，換熱得到加強；而當溫度提高時，管外煙氣與管內(nèi)液態(tài)工質(zhì)換熱系數(shù)增大，但因為受到物性參數(shù)的影響，氣態(tài)工質(zhì)換熱系數(shù)隨溫度的提高而有所下降。計算域內(nèi)煙氣側(cè)換熱系數(shù)在50～130W/(m2·K)之間，工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)在190～1900W