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一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法,用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應(yīng),通過數(shù)值求解平均的流體質(zhì)量、動量、能量守恒方程,得到殼程流動和換熱的分布。對上述提到的三維數(shù)值模擬方法也有過類似的研究。 實驗方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內(nèi)的流動與換熱特性。管外壁采用電加熱,來模擬均勻熱流條件,測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數(shù)和阻力系數(shù),擬合出了所測的參數(shù)范圍內(nèi)的阻力和換熱實驗關(guān)聯(lián)式,并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。運(yùn)用熱力學(xué)能耗分析法,分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對換熱強(qiáng)度、流動壓降及其有效能損失的影響。
對換熱器進(jìn)行不同工況分析,研究不同工況下?lián)Q熱器的換熱性能。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義(模型,將模型導(dǎo)入軟件。分析換熱器出現(xiàn)沸騰工況下內(nèi)部蒸汽的流動情況,并根據(jù)對模擬結(jié)果的研究提出對換熱器的改進(jìn)措施。通過對模擬結(jié)果的分析可知,研究的自然循環(huán)換熱器能及時有效排出堆芯余熱,雖然模擬值和設(shè)計值之間有一定誤差,但是誤差很小不影響對換熱器模擬結(jié)果的分析。換熱器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使換熱器局部產(chǎn)生了“傳熱死區(qū)”和“流動死區(qū)”,這些死區(qū)的存在影響了換熱器內(nèi)自然循環(huán)的形成。當(dāng)換熱器傳熱進(jìn)行一段時間后換熱器內(nèi)的殼側(cè)溫度會達(dá)到飽和出現(xiàn)沸騰,沸騰產(chǎn)生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚,會對換熱器內(nèi)流體的傳熱和流動特性產(chǎn)生影響。獲取管殼式換熱器結(jié)垢和泄漏的傳熱特性,對基于熱工參數(shù)檢測管殼式換熱器的結(jié)垢和泄漏的相關(guān)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)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!分析換熱器出現(xiàn)沸騰工況下內(nèi)部蒸汽的流動情況,并根據(jù)對模擬結(jié)果的研究提出對換熱器的改進(jìn)措施。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(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定的情沉下,換熱器殼程內(nèi)沿?fù)Q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。
管殼式換熱器運(yùn)行過程中的速度矢量分布,在換熱器運(yùn)行過程中,換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川頁著折流板走向,換熱器殼程內(nèi)砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之間變化,在折流板上方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內(nèi)介質(zhì)流動方向的背部,固體砂的速度矢量值,大約為0. I m/s。這是由于折流板的阻擋作用,降低了砂的速度。當(dāng)砂粒徑較大更容易在速度降低區(qū)域形成砂沉積,衛(wèi)比砂粒徑0.2m m時更為明顯。當(dāng)砂粒徑為0.4mm,換熱器運(yùn)行穩(wěn)定時,管殼式換熱器殼程入u處的含砂率較高,大約在so%左右,殼程整體砂體積變化范圍在5%-20%之間,由于本次分析的砂粒徑較大,為0.4mm,故在殼程折流板根部有少量砂沉積,但沉積區(qū)占整個殼程的體積分?jǐn)?shù)低于5%。在支撐板附近,流體流速變大,形成射流,并且由于支撐板阻擋,在支撐板前面和尾部產(chǎn)生二次流,能有效沖刷管壁,減薄流動邊界層,起到強(qiáng)化傳熱作用。