蒸发式冷凝器采用有限体积法计算模拟流动传热过程的基本理论和方法,揭示了三叶孔板换热器壳侧传热强化的物理机制,数值模拟还表明在本次研究范围之内,改变三叶孔板板距对壳侧强化传热速率影响不明显,但对流动阻力和综合性能的影响较大。瑞流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。网格过多,一方面会严重消耗计算机资源,另一方面大量的数值耗散积累会影响计算结果的正确性。流经块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。
蒸发式冷凝器边界条件:入口为速度入口边界,出口为压力出口边界,。对于没有定义的边界面软件默认为墙体边界。在本课题中,根据大庆油田***产量,原稳站管壳式换热器壳程入口速度在之间,根据物性和模型尺寸,计算得出换热器壳程的雷诺数之间,所以换热器壳程内部流动为层流,多相流模型选为混合模型,混合物模型可用于两相流或多相流(流体或颗粒)。采用有限体积法,使用分离式求***,稳态隐式格式求解;速度压力稱合方式采用基于交错网格的算法;流通介质为含砂,物性参数为等效温度下的常量;假设入口来流的速度均勾分布,忽略重力影响,壳体壁面和折流板采用不可滲透、无滑移绝热边界。并且,污垢中腐蚀性介质腐蚀金属管壁,导致其穿孔,即形成管壳式换热器泄漏、致使物料污染。使用速度入口和压力出口边界,采用层流的模型;选用二阶迎风格式。
在换热器整个壳程,固体砂子的体积分布整体比较均匀,为了数值模拟的方便,本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响,将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。油油管壳式换热器运行一段时间后,壳程侧表面会形成表面污塘层,由以上分析可知,认为其为均构。但是,管壳式换热器结垢对其内部流动换热性能影响的研究相对较少。
本课题着重研究管壳式换热器管壁结据对其传热性能的影响,且在实际生产过程中,中含砂率很低,所以在换热器传热性能的影响研究中忽略了换热器内液固两相流的影响,后续的数值模拟研宄中采用单相流模拟。对于单弓形折流板管壳式换热器不同结据厚度的影响分析,鉴于本文所采用的物理模型特征,换热管当量结坂厚度较小,为保证污据层网格质量,模拟对计算机的要求非常高。而当量均拒只为分析结坂对换热器传热性能的影响,本课题忽略结坂对换热器内部流场的影响,只考虑结塘对换热面传热性能的影响。东北大学的尹俊以乂为开发平台,利用数据库技术,建立了***、幵放、数据共享、运行可靠的传热介质物理性能数据库,并实现了这些数据库的动态查询。
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