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De BF和Catalano LA等人近提出一個新型沉浸粒子換熱器,它使用非常小的固體顆粒作為中間媒介來執(zhí)行兩個氣體在不同的溫度之間流動的熱傳導(dǎo),開發(fā)了一種一維模型的理論計算換熱管長度,確保規(guī)定的熱交換和評價粒子特性的影響;提供了一個數(shù)值程序設(shè)計優(yōu)化熱交換器的其他幾何參數(shù),比如直徑和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。對用于火力發(fā)電廠的換熱器,換熱溫度通常提供高于8000C,為了滿足這一條件,熱交換器應(yīng)該選區(qū)特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人門用CFD模擬來評估雷諾數(shù)在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子,比較了模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)。但是由于換熱器大多體積龐大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,模型的網(wǎng)格處理比較復(fù)雜,且對計算機的配置要求高,前人的研究分為兩種,首先是利用多孔介質(zhì)模型,或者模擬換熱器理想模型。
對管殼式換熱器強化管外傳熱進行了數(shù)值模擬研宄,提出并分析了一種新型的傳熱強化元件——旋流片作為管殼式換熱器管隙間支撐物的傳熱強化機理。在實驗基礎(chǔ)上,采用周期性單元流道模型數(shù)值模擬了旋流片產(chǎn)生的衰減性自旋流的流動和傳熱特性,并采用分段綜合因子分析了傳熱強化的機理。殼程為四面體網(wǎng)格,管程及殼程進出口管為六面體網(wǎng)格,終網(wǎng)格數(shù)量為I,952,621個。結(jié)果顯示,旋流片能起到擾流作用,并使流體強烈地沖刷傳熱管壁面強化傳熱。
有旋流片段的綜合因子,尾流段的綜合因子接近于,在自旋流段的綜合因子,應(yīng)當(dāng)充分利用自旋流段低阻的特點對換熱器進行優(yōu)化。對復(fù)合波紋板片的板式換熱器的換熱阻力特性進行了數(shù)值模擬研究,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,分別選用層流和瑞流模型,數(shù)值計算得到復(fù)合波紋型板式換熱器內(nèi)部的速度場,以及復(fù)合波紋型板式換熱器在不同數(shù)范圍內(nèi)的換熱準(zhǔn)則方程式和摩擦系數(shù)關(guān)系式,證明了用數(shù)值計算方法研究復(fù)合波紋型板式換熱器流動與換熱性能的可行性。換熱器流動傳熱性能模擬和等人釆用多孔介質(zhì)模型對液態(tài)金屬換熱器和蒸汽發(fā)生器進行了數(shù)值模擬計算,并將得到的結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比。東北大學(xué)的尹俊以乂為開發(fā)平臺,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),建立了獨立、幵放、數(shù)據(jù)共享、運行可靠的傳熱介質(zhì)物理性能數(shù)據(jù)庫,并實現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)庫的動態(tài)查詢。
換熱器內(nèi)砂沉積對結(jié)垢位置的影響
換熱器內(nèi)管壁結(jié)垢主要受其液體介質(zhì)含砂濃度的影響,對管殼式換熱器殼程流場進行了液一固兩相流數(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)果分析,確定換熱器的主要砂沉積位置。殼程為沙子和的兩相流動,沙子的粒徑根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)大約在0.2mm-O.}mm之間。本次研究選用沙子粒徑為0.2mm和0.4tn m,沙子的體積分數(shù)選為10%,殼程進口流速為0.7m/s,對管殼式換熱器的殼程流場進行數(shù)值模擬。無論出現(xiàn)哪種管殼式冷凝器故障,都會降低換熱器的換熱效率,影響系統(tǒng)的正常運行。砂子體積分布的位置選取結(jié)果為沿換熱器管長方向的四個截面,其中,z=-0.7n:為管殼式換熱器殼程出I:l處的一個截而,z二一0.39m與z=0.016m為靠近管殼式換熱器折流板的一個截面,z=0.7m為管殼式換熱器殼程入I-I處的一個截面。
管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布,在換熱器運行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.5m/s;順著折流板走向,換熱器殼程內(nèi)砂的速度矢量值相比較大,在I m/s至1.4m/s之問變化,在折流板!幾方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)流動方向的背部,固體砂的速度矢暈值,人約為0.1m/s這是由T一折流板的阻擋作川,降低一r砂的速度當(dāng)砂粒徑較大,質(zhì)較大時,砂容易在速度降低區(qū)域形成砂分沉積。砂粒徑0.2mm時,管殼式換熱器模擬運行達到穩(wěn)定的情沉下,換熱器殼程內(nèi)沿換熱器管民方向各個截而的砂體積分情況。山于此時管殼式換熱器殼程內(nèi)部流通介質(zhì)含的砂粒徑非常小,為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動,導(dǎo)致?lián)Q熱器整個砂的體積分布較均勻,整個殼程的含砂量都較小,接近入2類石油。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結(jié)塘和腐燭問題進行了研究,建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型,并通過實驗驗證了模型的準(zhǔn)確性。