螺旋盘管式热交换器简单案例
正文共： 958字 14图 预计阅读时间： 3分钟 如下的螺旋盘管式热交换器，壳侧为内径85mm的管道，管侧为外径6.35mm的管道。壳侧介质为高温空气，入口速度10m/s，温度749.85℃，管侧为水，入口速度0.5m/s，温度26.85℃。壳侧长度0.8m，螺旋盘管圈数20，总高度400mm，通过仿真方法评估一下该换热器的性能。 建模时均不考虑壁厚，以薄壁模型处理壁厚的影响，实际上由于固体壁面的热阻相对于整个热阻占很小比重，因此固体壁面的影响基本可以忽略。采用fluent meshing模块划分多面体网格，节点数约307万，最小正交质量0.69。 空气的物性采用如下设定，由于温度很高，必须考虑温度对物性的影响。对于工程应用，建议采用手册或标准里面的物性-温度数据。 两侧入口均设置为速度入口，出口均设置为压力出口，不考虑所有壁面的散热。 压力速度耦合用coupled算法，新版fluent默认采用该算法，大多数情况下可以提高收敛性，加快计算速度。 首先，我们看一下传热功率报表，冷水吸收的热功率为1992.7W，热水释放的热功率为2089.4W，能量不平衡率为4.65%（默认能量收敛准则10-6，采用更高的收敛标准可以降低能量不平衡率。 两侧进出口平均温度如下，据此根据以下公式可以计算对数平均温差LMTD为659.5℃。 以管侧面积作为传热面积，则综合传热系数U为60.59W/m2℃。 再计算一下换热器的效能ε。计算最大换热功率Qmax时，热侧空气的定压比热cph以热侧入口温度和冷测入口温度的平均温度433.62℃作为定性温度，该温度下空气的比热值为1128.55J/kg℃（这里笔者编写了一个空气物性excel小计算表，文末有偿提供），热空气质量流量为0.01951kg/s，故Qmax为15918.04W，于是效能ε为0.125。 两侧的压损分别为4924.2Pa（水）和21.89Pa（空气），可以看出壳侧空气的压损很小，这种换热器用于低压烟气的余热回收是很合适的。 最后看一下螺旋盘管的温度分布和壳侧出口温度云图，这里值得注意的是壳侧出口截面温度分布存在很大的不均匀性，这是因为内测的空气被冷却水管冷却的缘故。若要以很少的测温点准确测量平均温度值，最好在壳侧出口增加搅浑装置，使冷热空气充分混合。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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