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    關(guān)鍵詞：折流板開(kāi)孔；強(qiáng)化傳熱；數(shù)值模擬

    換熱器廣泛應(yīng)用于能源、石化、制冷空調(diào)、建筑、冶金、食品加工、航空及其他一些行業(yè)領(lǐng)域中并在其中占有相當(dāng)大的投資比例。通過(guò)改進(jìn)換熱器的結(jié)構(gòu)和換熱管型以及通過(guò)增加流體的擾動(dòng)來(lái)提高換熱器的換熱效率，對(duì)高效換熱器的設(shè)計(jì)與研發(fā)有很大作用，對(duì)節(jié)能減排與提高能源利用率也有重大意義。管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)可靠、技術(shù)成熟、適用面廣，是目前熱力系統(tǒng)中最為常用的換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)形式。高粘度流體的傳熱在各種工業(yè)過(guò)程中都有廣泛的應(yīng)用，比如消毒殺菌，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的潤(rùn)滑油的冷卻等。然而，高粘度流體的強(qiáng)化傳熱過(guò)程中普遍存在著換熱效率低的特點(diǎn)。因此，如何提高高粘度流體傳熱系數(shù)成了目前傳熱研究的一個(gè)重點(diǎn)。本文對(duì)高粘度流質(zhì)下管殼式換熱器進(jìn)行了數(shù)值模擬，利用Fluent軟件對(duì)折流板開(kāi)孔和未開(kāi)孔進(jìn)行流場(chǎng)模擬，研究高粘度流質(zhì)下開(kāi)孔對(duì)換熱效率的影響。

    1分析模型本模型是模擬高粘度流質(zhì)下四塊折流板管殼式換熱器在開(kāi)孔和未開(kāi)孔的換熱效率，換熱器總長(zhǎng)1632mm，管長(zhǎng)1632mm，換熱管根數(shù)12根，折流板厚度6mm，管距是42mm(圖1o其他的物性參數(shù)如下表1所示。

    2計(jì)算方法及邊界條件本文利用Fluent軟件對(duì)換熱器進(jìn)行模擬，分析了其內(nèi)部的溫度分布，壓力分布，并利用軟件對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行后處理，得到具體的速度流場(chǎng)云圖，為實(shí)驗(yàn)提供了充分的理論基礎(chǔ)。由于本模型是軸對(duì)稱模型，故只需對(duì)模型進(jìn)行二分之一建模，本文利用gambit2．4．6對(duì)模型進(jìn)行建模和網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格類型是t-grid，intervalsize設(shè)為4，網(wǎng)格數(shù)量為2l6萬(wàn)。在分析中采用單精度求解器，非耦合穩(wěn)態(tài)隱士求解(simplec)，方程選擇為Standardk-eModel(湍流模型)和StandardWaIF-neti(l'lS(標(biāo)準(zhǔn)壁而函數(shù)法)。邊界條件：管壁選為wall，溫度設(shè)為293．15℃，進(jìn)口選為inletf1w，溫度設(shè)為333．15℃，出口選為pressureo．nnow，其他邊界設(shè)為wall。在整個(gè)汁算過(guò)程中分別分析比較了當(dāng)入口速度為0．1，0．2，0．3，0．4，0．5，0．6，0．7，0．8m／s時(shí)折流板開(kāi)孔和未開(kāi)孔的溫度場(chǎng)，壓力場(chǎng)。并且利用F1uent軟件進(jìn)行了后處理，分別得到對(duì)應(yīng)的溫度，壓力，速度云圖。

    3計(jì)算結(jié)果與分析本文在計(jì)算中選取了多組速度梯度，對(duì)于溫度場(chǎng)和力場(chǎng)來(lái)說(shuō)，折流板開(kāi)孔在隨著速度變化時(shí)溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)變化趨勢(shì)比較穩(wěn)定，折流板未開(kāi)孔也同樣符合這個(gè)規(guī)律，故而，就去當(dāng)速度為0．5m／s時(shí)，溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)云圖來(lái)進(jìn)行分析說(shuō)明。

    3．1溫度場(chǎng)分析圖2表示的是折流板未開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)速度為0．5m／s時(shí)換熱器的溫度場(chǎng)云圖，圖3表示的是折流板開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)速度為0．5m／s時(shí)換熱器的溫度場(chǎng)云圖。對(duì)比可以看I葉J，在折流板背根部分中折流板開(kāi)孔比未開(kāi)孔溫度分布更加均勻，在折流板未開(kāi)孔條件下的換熱器折流板背根部可以明顯觀察到有溫度滯留，不利于換熱。在開(kāi)孔條件下的換熱器折流板背根部溫度場(chǎng)可以明顯觀察到有一定的溫度梯度產(chǎn)生，說(shuō)明開(kāi)孔有利于熱量的交換。

    3.2壓力場(chǎng)分析圖4表示的是折流板未開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)速度為0．5m／s時(shí)換熱器的壓力場(chǎng)云圖，圖5表示的是折流板開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)速度為0．5m／s時(shí)換熱器的壓力場(chǎng)云圖�？梢詮膶�4中看以折流板未開(kāi)孔時(shí)以折流板為界，壓力分布呈現(xiàn)塊狀分布，明顯分布不均勻。圖5中可以看m壓力分布比未開(kāi)孔時(shí)壓力分布均勻一些，說(shuō)明折流板開(kāi)孔后壓力有所降低，這樣對(duì)外界的動(dòng)力要求就降低了，有助于節(jié)能。但本文只討論了折流板數(shù)為4的情況，具體的一些分析有待進(jìn)一步研究。

    3．3速度場(chǎng)分析如圖6：a，h，c所示，在折流板未開(kāi)孔的情況下，折流板背根部產(chǎn)生滯留區(qū)，并且隨著速度的增大滯留區(qū)也呈增大趨勢(shì)，因?yàn)樵谡哿靼灞掣�部產(chǎn)生了滯留區(qū)，導(dǎo)致了溫度的和壓力的上分布不均勻，當(dāng)折流板開(kāi)孔后，如同6：d，e，f，從孔部分有一部分垂直與主流體方向的射流，由于射流的產(chǎn)生，折流板背根部的滯留區(qū)的隨之打破，加快了背根部流體的流動(dòng)，增大了換熱量。同時(shí)也正是由于滯留區(qū)的破壞從而使溫度和壓力場(chǎng)的分布變得更加均勻，有助于強(qiáng)化傳熱。

    4結(jié)論與展望:本文針對(duì)在高粘度流質(zhì)下折流板開(kāi)孔與未開(kāi)孔換熱器的傳熱效率進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到如下結(jié)論：(1)高粘度流質(zhì)中折流板背部同樣存在滯留區(qū)，正因?yàn)槿绱水a(chǎn)生了溫度壓力分布的不均勻。(2)折流板開(kāi)孔相比較于未開(kāi)孔，其溫度場(chǎng)與壓力場(chǎng)均比未開(kāi)孔時(shí)要分布均勻些，同時(shí)由于開(kāi)孔后產(chǎn)生了射流，加速了流體在折流板背根部的擾流作用，進(jìn)而對(duì)提高傳熱效率有一定的積極作用。(3)本文只研究了四塊折流板的情況，有關(guān)于壓降的分析有待進(jìn)一步加強(qiáng)，筆者接下來(lái)會(huì)對(duì)高粘度流質(zhì)下折流板壓降變化進(jìn)行分析。