物理模型

雙管板換熱器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，受到計(jì)算機(jī)容量的限制，不能將換熱器管內(nèi)外流速、溫度每個(gè)細(xì)節(jié)全部模擬出來。模擬中以七根管子為例簡化了換熱器在實(shí)際工況下各因素的影響，設(shè)置了管程、內(nèi)外管板間隙和殼程三個(gè)流體。雙管板換熱器換熱管以正三角形的方式排布。對于較為復(fù)雜的殼程流體區(qū)域，由于接管的存在，其幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)則，采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，整個(gè)換熱器總共劃分了約86萬個(gè)網(wǎng)格。

邊界條件

采用Fluent軟件對雙管板換熱器進(jìn)行模擬，在其控制臺窗口進(jìn)行具體參數(shù)設(shè)置。其中，管程和殼程的流體介質(zhì)均設(shè)為水，兩者逆流流動(dòng)，隔絕腔分別充入空氣、水、甲苯氣體和氬氣四種不同介質(zhì)，觀察不同的介質(zhì)對換熱特性的影響。并作如下簡化：

(1)管程和殼程的流體都不可壓縮，在換熱器內(nèi)都不發(fā)生相變，并假定是常物性；

(2)傳熱過程在穩(wěn)定條件下，冷、熱流體之間的傳遞的熱量沿管程方向是常數(shù)；

(3)雙管板換熱器外壁保溫效果良好

數(shù)值模擬結(jié)果分析

模擬過程中忽略了重力的影響，每根換熱管的換熱情況趨于一致。依次顯示了間隙中分別充入水、空氣、甲苯氣體和氬氣時(shí)Z=500mm和Z=1000mm(Z=0mm管程出口）處管程和殼程垂直Z方向截面溫度分布云圖。