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管壳式换热器设计方法与数值模拟研究

作　者: 文宏刚
导　师: 覃新川；周帼彦
学　校: 华东理工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 管壳式换热器分段设计传热数值模拟
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

管壳式换热器是广泛应用于石油、化工、动力等众多工业领域的重要热交换设备,合理的对管壳式换热器进行设计不仅可以改善换热器性能,提高工业生产效率和经济效益,同时可以降低能耗和节约金属资源损耗。因此对管壳式换热器工艺设计方法进行详细合理的研究,具有重大的学术价值和工程应用意义。本文以管壳式换热器(弓形折流板换热器)为研究对象,依据国内外最新文献资料,综合考虑了各种设计方法的优缺点,最后采用分段设计方法进行工艺设计。该方法根据管壳式换热器内部结构型式,将换热器分成若干相互关联的若干分段单元,基于各单元的物性参数,运用修正后的设计方法进行设计计算,得到详细的传热系数与压降结果。同时运用工业设计HTRI软件进行进一步的验证比较,管程传热与压降误差小于0.1%,壳程传热系数和压降误差小于10%,表明分段设计方法是有效可行的。本文同时通过建立简化的三维管壳式换热器实体模型,对传热与流动十分复杂的管壳式换热器壳程,采用商用CFD软件Fluent进行了详细的数值模拟研究,数值模拟分析结果表明分段设计方法是有效可行的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
符号说明  9-11
第1章绪论  11-20
  1.1 背景  11
  1.2 管壳式换热器介绍  11-13
  1.3 管壳式换热器设计方法进展  13-16
  1.4 管壳式换热器数值模拟进展  16-18
  1.5 本文的主要研究内容  18-20
第2章管壳式换热器分段设计方法  20-35
  2.1 管壳式换热器分段方法  20-22
  2.2 分段计算管程传热系数与压降  22-24
    2.2.1 管程单元传热系数  22-23
    2.2.2 管程流体压降计算  23-24
  2.3 分段计算壳程传热系数及压降  24-34
    2.3.1 壳程流体传热系数计算  24-31
    2.3.2 壳程流体压降计算  31-34
  2.4 小结  34-35
第3章案例分析  35-50
  3.1 分析案例  35-36
  3.2 HTRI设计计算  36-37
  3.3 分段设计计算  37-47
    3.3.1 管壳程温度分布  37-39
    3.3.2 计算相关结构参数  39-41
    3.3.3 管程传热与压降计算  41-42
    3.3.4 壳程传热与压降计算  42-47
  3.4 比较分析  47-48
  3.5 小结  48-50
第4章管壳式换热器数值模拟  50-66
  4.1 数值模拟基础  50-52
    4.1.1 理论基础  50-51
    4.1.2 数值模拟基本过程  51-52
  4.2 管壳式换热器数值模拟  52-55
    4.2.1 模型建立  52-53
    4.2.2 网格划分  53-54
    4.2.3 边界条件与计算设置  54-55
  4.3 结果分析  55-65
  4.4 小结  65-66
第5章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
在学期间发表论文  72

管壳式换热器设计方法与数值模拟研究

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