基于Fluent管殼式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化.pdf

1、隨著全球性能源危機(jī)的持續(xù)加重，人們越來越重視對能源的二次利用，換熱器作為一種重要的能量交換設(shè)備，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的單弓形折流板管殼式換熱器則是當(dāng)前使用最廣泛，市場占有率最高的換熱設(shè)備。但由于其殼程流體容易產(chǎn)生換熱死區(qū)，導(dǎo)致?lián)Q熱效率低下，同時(shí)折流板的存在使得流體對換熱管束產(chǎn)生強(qiáng)烈的橫向沖擊，誘導(dǎo)換熱管束發(fā)生振動(dòng)，使得換熱器在工作時(shí)產(chǎn)生噪音，降低了換熱器工作的可靠性，甚至產(chǎn)生破壞。為了解決單弓形折流板管殼式換熱器存在的不足，

2、人們提出了各種新型折流板管殼式換熱器，但由于其大多生產(chǎn)加工困難，對設(shè)備使用和維護(hù)的條件要求較高，造成成本較高。此外，高端換熱器的研究和使用多集中在發(fā)達(dá)國家，我國自主生產(chǎn)研究相對落后，新型折流板管殼式換熱器在我國的使用受到了很大的限制。因此，尋找一種高效的新型折流板換熱器具有非常重要的意義。
　　本文在對當(dāng)前管殼式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及特性進(jìn)行討論后提出了兩種新的折流板結(jié)構(gòu)：Y型折流板和T型折流板。
　　文章使用了ANSYS Wor

3、kbench平臺，創(chuàng)建了單弓形折流板、Y型折流板和T型折流板管殼式換熱器的幾何模型及有限元模型，利用Fluent流體分析軟件對換熱器模型進(jìn)行求解。
　　本文分析了換熱器在不同流體入口速度下的殼程流體流動(dòng)狀態(tài)，對比了三種不同折流板結(jié)構(gòu)換熱器殼程流體的壓力、溫度、速度、Nu以及f等換熱性能。針對Y型折流板管殼式換熱器，研究了折流板側(cè)板夾角對 Y型折流板換熱器殼程換熱性能的影響，分析了三種不同角度（30°、50°和70°）Y型折流板換熱

4、器，得到其殼程流體流場分布狀況。對T型折流板管殼式換熱器則探討了折流板表面肋片對換熱器性能的影響，文章同樣分析了三種不同形式肋片（光滑、三角形、矩形）T型折流板換熱器殼程流場分布狀態(tài)。通過上述對比分析，得到T型折流板換熱器換熱效果最佳。
　　對于T型折流板管殼式換熱器，本文使用MATLAB數(shù)值處理軟件擬合出其殼程流體換熱準(zhǔn)則方程，并利用Design Exploration多目標(biāo)優(yōu)化工具，對T型折流板的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。