论文部分内容阅读
径向热管换热器不仅具有传热效率高、压力损失小、结构紧凑及可靠性高等优点，而且还能有效解决传统换热器普遍存在的低温露点腐蚀问题，在冶金、化工等多个领域尤其是中低温余热回收中得到了广泛应用。开展径向热管换热器的结构优化研究对提高换热效率节约能源、保护环境具有重要意义。 本文以径向热管换热器为研究对象，借助FLUENT软件对其壳侧流场、压力场及温度场进行了仿真分析;采用综合性能评价指标PEC作为换热器评价指标，研究了矩形、三角形及抛物线型三种翅片条件下翅片结构参数及管间距对换热器性能的影响规律，并利用正交试验法对不同翅片条件下换热器结构参数进行优化，得到了最佳翅片类型及相应的结构优化参数。主要内容及结论如下: (1)采用数值仿真方法对径向热管换热器壳侧流场、压力场及温度场分布进行了分析研究，结果表明:上游热管回流区是一对旋转方向相反的漩涡，下游热管回流区漩涡出现周期性脱落并形成单偏流现象;热管相对来流方向的两侧压力大小不断变化，可导致换热器发生振动;压力最大点位于首排管束前端驻点处，最小点位于末排管束最小过流断面处;管束迎风侧烟气速度大，换热比较强烈，等温线较密集，而背风侧情况相反;末排热管回流区易出现酸露点腐蚀，应重点加以防范; (2)对三种典型翅片条件下翅片结构参数及管间距对换热器综合性能的影响规律进行了研究，结果表明:翅片结构参数及管间距对换热器的传热性能具有显著影响。在一定范围内，三种典型翅片情况下换热器综合性能随特定结构参数的变化规律是一致的，翅片间距、翅片厚度、横向间距、纵向间距增加时，PEC先增大后减小;翅片高度增加时，PEC减小;各结构参数的最优取值范围为:翅片间距6mm～7mm，翅片厚度1.0mm～2.0mm，横向间距125mm～135mm，纵向间距105mm～125mm，翅片高度取管外径的一半; (3)以换热器综合性能PEC为优化目标，利用正交试验的方法分别对三种典型翅片情况下影响径向热管换热器换热性能的5种结构参数进行了优化分析，得到最优翅片类型为抛物线型，且相应的结构参数优化组合为:翅片间距7mm、横向管距135mm、纵向管距125mm、翅片高度22mm、翅片厚度2.0mm;该条件下的PEC值较基准工况提高了25.0％。图42幅，表13个，参考文献66篇