【摘 要】
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管壳式换热器结构简单、设计方法成熟,结构坚固可靠,处理量大,适应性强以及安全可靠,因而得到广泛采用。而折流杆换热器具有传热效率高、良好的抗流体振动性能等优点,逐渐成为广泛
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管壳式换热器结构简单、设计方法成熟,结构坚固可靠,处理量大,适应性强以及安全可靠,因而得到广泛采用。而折流杆换热器具有传热效率高、良好的抗流体振动性能等优点,逐渐成为广泛使用的一种管壳式换热器。传统的固定管板换热器受管壳壁温差应力的影响,其应用受到很大的限制。采用预应力技术可以有效降低固定管板换热器的温差应力,因此研究预应力换热器的流动、传热及有关强度特性具有很重要的意义。本文主要工作包括:1.在合理简化实际结构基础上,针对以前流动与传热研究存在的问题,对E流路和管程流体建模,得到了更符合实际的模型。其中,利用FLUENT多相流模型,来解决管程流体建模问题,编写了相变传热程序,实现了UDF接口编译,从而实现了管程流体的相变传热的分段模拟,得到了更符合实际的温度场。最后通过插值映射方法将温度场不失真加载到ANSYS模型中。2.分别采用整体模型和分段模型对“分段建模,分段划网,分段模拟”方法进行了验证。明确了两种模拟方法各自的特点和限制条件。3.在其它工艺参数不变情况下,通过改变管程流体的温度、流速,探讨了管程工艺参数的变化对预应力大小的影响及规律。4.分析了不同折流部件产生的温度场,及其对预应力换热器热应力特性的影响。本文研究得到的主要结论是:对壳程E流路和管程流体建模,利用FLUENT多相流模型进行相变传热分析,可以获得更符合实际的流场和温度场,从而得到准确的热应力场;整体模型的局限性在于只能应用于小模型,难于用于大模型的精细建模,而分段模型的适用性和可靠性研究发现,分段模拟技术对于换热器的规模尺度没有严格的限制,既可以在小型换热器上实施精确建模,也可以实现大型换热器的合理建模。分段模拟技术的精确建模方法,为大型换热器模型的模拟实施奠定了牢固的基础。
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