固定管板式换热器的温度场数值分析

工程

338

化工机械

2008年

固定管板式换热器的温度场数值分析

郭崇志+

林长青

(华南理工大学)

摘要在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换

热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操

作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布。并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了时比。结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的。有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最

大热应力。关键词

固定管板式换热器

温度场

温度梯度

中图分类号TQ051.5

文献标识码A

文章编号0254.6094(2008)06-0338-07

管壳式换热器是进行热量传递的通用工艺设算,因此是产生结果汁算偏差的主要原因之一。备。由于其具有结构坚固、操作弹性大、使用经验目前文献对于给定工艺条件下管壳式换热器的整丰富及可靠性高等优点,目前在工业装备中得到体温度场研究的并不多,由于准确的温度场是研广泛采用,其中固定管板式换热器应用最为广泛。究温差应力及其危害的前提,因此本文利用Flu—众所周知,固定管板式换热器的工作可靠性受管ent软件对一台固定管板换热器的约束构件之间壳壁温差(或温差应力)的影响很大。因此,对换的整体结构在正常运行工况下的温度场数值计算热器工作状态下温度场分布的研究对于如何降低问题进行了研究,首先从计算流体力学与传热的管壳壁的温差应力,努力提高固定管板换热器的角度出发,利用CFD软件Fluent的流体流动与传使用可靠性,延长其服役周期和使用寿命,提高热热数值模拟功能,采用分块划网、分段模拟的方法交换系统或热能动力系统的系统可靠性有着十分建立换热器壳程主要流体与结构的三维实体流道重要的意义¨。。

模型¨j,进而进行温度场的数值计算,随后对Flu—有关管壳式换热器的温度场研究,目前大多ent数值计算所得到的结构壁温分布特点进行了数文献集中于研究管板的温度场及所产生温差应分析,研究了包括管束、壳体及管板的约束构件之力,以及由此导致的结构强度等问题旧。’,通常利间的温度场在轴向、径向及周向温度梯度的变化用Ansys大型商用软件进行管壳式换热器管板结情况,为进一步深入研究固定管板式换热器温差构的温度场研究,采用简化的三维实体模型较多,应力数值计算问题建立了基础。

一般利用已知的平均温度或利用已知的换热1

基本方程

(膜)系数对几何结构模型加载,而这些已知条件对于所有的流体流动,CFD的通用分析软件通常来源于手册提供的数据或者经验数据,并非Fluent都是求解质量和动量守恒方程。对于包括来源于严格的换热器流体力学与传热的数值计

热传导或具有可压缩性的流动,需要解能量守恒

¥郭崇志,男,1956年11月生.副教授。广东省广州市,510640。

万方数据

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