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题名大型换热器分段模块式优化模拟方法分析
被引量：2
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作者
叶婷
温建锋
刘敏珊
郭浩志
李健
郭薇
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机构
龙岩学院物理与机电工程学院
华东理工大学机械与动力工程学院承压系统与安全教育部重点实验室
郑州大学传热与节能重点实验室
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出处
《化工设备与管道》
CAS
北大核心
2024年第6期17-27,共11页
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基金
国家自然科学基金(No.52122506)
福建省自然科学基金资助项目(2019H0031、2023J01986,2024J01854)
校博士启动项目(LB2018034)。
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文摘
为解决计算流体力学(CFD)软件模拟大型换热设备的流体流动与传热特性时计算机内存不足的问题,提出用分段模块式有限元模拟方法计算管壳式换热器等大型设备的流动与传热。分段模块式模拟方法把整体模型分成几个独立的单元模块各自处理,而后综合各单元模块的数据得到总体结果。文章以一折流板管壳式换热器为例,将换热器划分为进口模块,周期性边界模块和出口模块依次计算。其中单元模块的截取位置是影响计算准确性的关键因素,所以首先计算换热器整体模型的流场和温度场,利用流体进入充分发展状态后压降、流速和无量纲温度达到稳定值的特性,判断进口模块的截面位置在第三块折流板处,周期性边界模块的截面在靠近折流板的流体区间,出口模块的截面在最后一块折流板处。根据模块截面位置建立换热器分段模块模型,用模块模型计算一系列湍流雷诺数(Re)下的热流场,并对比整体模型的计算结果和试验数据以验证其准确性。结果显示当Re小于10000时,模块模型的计算结果和整体模型相似,可以用模块模拟法替代整体模型法计算换热器的热流场。相较于试验数据,模块法得到的壳程压降较小,传热效率更高。与整体换热器模型对比,模块法的计算周期约为前者的36%,计算效率至少提高了5倍,大大节约了计算机硬件配置并缩短了计算周期。
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关键词
CFD模拟
充分发展流场
弓形折流板换热器
模块法有限元
流场分析
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Keywords
CFD simulation
full-developed flow field
segmental baffle heat exchanger
module method
flow field analysis
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分类号
TU528.1
[建筑科学—建筑技术科学]
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