80平方米浮头式换热器设计【说明书+CAD】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：120936189
类型：共享资源
大小：1.63MB
格式：ZIP
上传时间：2021-04-11
上传人：221589****qq.com
认证信息
个人认证
李**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
40
积分
- 关 键 词：
-
80
平方米
头式
换热器
设计
说明书
CAD
- 资源描述：
-
80平方米浮头式换热器设计【说明书+CAD】,80,平方米,头式,换热器,设计,说明书,CAD
- 内容简介：
-
管壳式换热器考虑挡板倾角对壳侧流体流动影响的数值分析 Rajagapal THUNDIL KARUPPA RAJ*and Srikanth GANNE著 闵鹏飞译摘要在本研究中，尝试进行了各种对流体流动的折流板的倾斜角度和一个管壳式热交换器的热传递特性的影响的三个不同的折流板的倾斜角度即0，10，和20的考查 。各种管壳式换热器，一种垂直于流体流动的弓形折流板与另一种与流体的流动方向倾斜的弓形折流板 的模拟结果进行比较。通过一个小的管壳式换热器的数值建模来考查壳侧的设计。本研究涉及一个单一的外壳和单面通过平行流热交换器。使用非商业计算流体动力学软件工具ANSYS CFX 12.1对外壳内的流场和温度场进行了研究。对于一个给定的削减了36的挡板，通过不同的质量流率和折流板的倾斜角度来考察热交换器性能。通过计算流体动力学模拟结果，壳侧出口温度，压力下降，挡板附近的再循环，确定了给定几何形状的热交换器的最佳的质量流率和最佳的折流板的倾斜角度。关键词：管壳式换热器，计算流体动力学，共轭传热，压降，挡板倾角.1简介 换热器一直是许多系统的生命周期和操作的重要组成部分。换热器是建立有效的热传递到另一个介质来实现能量的交换的装置和方法。通常情况下，一种介质被冷却，而另一种被加热。它们被广泛应用于石油炼油厂，化工厂，石化厂，天然气加工，空调，制冷，和汽车等应用。换热器的一个常见的例子是汽车散热器，它将热从散热器里的水（热的发动机冷却液）通过散热器传递到空气中。有两种主要类型的换热器：直接接触换热器，其中两种介质之间进行热交换，彼此直接接触，间接接触换热器，其中两个媒体是分开的一堵墙通过热转移，所以，他们从来没有混合。一个典型的热交换器，通常高压力应用到552千帕，是管壳式换热器。管壳式换热器是间接接触式热交换器，它由一系列管，通过其中的流体运行。外壳的壳程流体的容器。通常，它是圆筒形的圆形的横截面，虽然不同形状的壳中使用的特定的应用程序。这项研究被认为是E壳，通常一一通壳。E壳是最常用的由于其低成本和简单，并具有最高的对数平均温差修正系数（法）。虽然管可能有单个或多个通行证，有一个通过对壳侧，而其他流体在管壳内的被加热或冷却。管侧和壳侧流体的管板分开， 1-3 。在这项研究中采用的换热器模型为中心的大小，相对于主流，所有的泄漏和旁路流不存在或是可以忽略的， 6 。折流板是用来支持结构刚度的管，防止管振动，下垂和改变流过管束获得较高的传热系数。折流板间距（b）是两个相邻挡板之间的中心线的距离， 7 。挡板设置有切口（Bc）中被表示为段高度壳内径的百分比。挡板切割之间可以变化的15和45的壳体内径 10 。在本研究中，36%Bc被考虑。在一般情况下，传统的管壳式换热器会引起高的壳程压力降和挡板附近形成再循环区。大部分的研究目前正在进行的螺旋折流板，并提供更好的性能，然而单弓形折流板还包括制造成本高，安装成本和维护成本。有效性和成本是在换热器设计的两个重要参数。因此，为了提高在一个合理的成本的管壳式热交换器的热性能，在本研究中的折流板中所提供的一些倾斜，以保持整个换热器的合理压差13随着实验技术的复杂性，涉及的流动现象，在使用处理问题和操作条件的有限范围的时间量测量的定量描述。计算流体动力学（CFD）是一个既定的工业设计工具，提供明显的优势 14 。在这项研究中，被认为是一个完整的360CFD模型的壳管式换热器。通过几何建模尽可能准确，得到的流场结构和温度分布在壳。2计算建模与仿真 在本研究中6个挡板沿壳体放置在不同的方向交替切朝上，朝下，切割，以创造管束两端的流路，再朝上等切割的几何模型进行了优化，通过改变挡板的倾斜角i。例如，0，10，和20。计算模型包括前处理，求解和后处理。管壳式换热器的几何形状建模的解释如下。2.1几何造型 该模型根据TEMA设计（管式换热器制造商协会）标准加迪斯（2007），利用ProE wildfire-5软件如图1所示。Ozden等已经采取了类似的设计参数和固定的几何参数。 4，显示“表 1。 图1. 管壳式换热器的折流板和管的排列的等轴测视图，与20折流板的倾斜 换热器长度 L600mm壳内直径 Di90mm管的外部直径 Do20mm管束的几何形状和间距三角30mm管子数 Nt7挡板数量 Nb6中央隔板间距 B86mm挡板的倾斜角度 q0,10和20 表1 管壳式换热器的几何尺寸2.2网格生成 建立3-D模型，然后在ICEM CFD离散。为了捕捉热和速度边界层整个模型的离散采用六面体网格元素是准确的，并涉及较少的计算工作量。附近的墙面上的六面体网格的精细控制，可以准确地捕捉边界层梯度整个几何三个流体domains Fluid_Inlet中，Fluid_Shell，Fluid_Outlet，和固体域，即Solid_Baffle1 Solid_Baffle66挡板，分别分为热交换器离散成固体和流体域，才能有更好地控制节点的数量。 流体网格模拟共轭热传递现象进行精细的固体网格。三个流体域，如图2所示。从管表面的流体域的第一个单元格的高度保持在100微米的捕获速度和热边界层。离散模型检查质量，发现有18和4.12分钟的行列式的最小角度。一旦网格检查无误则其最低要求的质量是出口ANSYS CFX预处理器。 图2。离散流体域与非均匀网格捕捉边界层2.3控制方程通过对管壳式换热器的三维流解决相应的方程模拟，方程（1）式（即5）。质量守恒，动量和能量利用ANSYS CFX。湍流是由剪切应力运输照顾（SST）K模型封闭具有融合的功能，支持标准的K -近壁和其他地方的标准k -质量守恒定律： （1）X-动量： （2）Y-动量： （3）Z-动量： （4）能量守恒： （5）边界条件设置在ANSYS CFX预处理器，各种流体和固体域定义域的详细信息分别与相应的流 - 固和液 - 液界面的创建中所提供的选项卡 2。本研究中的流动是湍流，因此选择SST K-湍流模型。ANSYS CFX预处理器中指定的边界条件，然后导出该文件的ANSYS CFX采用同样的程序是为其他两种模式。域位置域类型域接口接口类型流体入口流体FLFL入口的外壳液-液流体出口流体FLFL出口的外壳液-液流体壳流体FLFL入口的外壳液-液FLFL出口的外壳液-液FLSL外壳挡板1流-固FLSL外壳挡板2流-固FLSL外壳挡板3流-固FLSL外壳挡板4流-固FLSL外壳挡板5流-固FLSL外壳挡板6流-固固体挡板1固体FLSL外壳挡板1流-固固体挡板2固体FLSL外壳挡板2流-固固体挡板3固体FLSL外壳挡板3流-固固体挡板4固体FLSL外壳挡板4流-固固体挡板5固体FLSL外壳挡板5流-固固体挡板6固体FLSL外壳挡板6流-固 表2中。ANSYS CFX预处理器创建的各个领域和接口 边界条件： 壳侧的工作流体是水， 壳体入口温度为300 K， 管壁上为恒温450K 零表压为出口喷嘴 入口速度分布被假定为均匀的， 无滑移条件被分配到所有的表面， 零热通量边界条件被分配到壳外壁（不包括挡板的外壳界面），假 设 是完全绝缘的外壳。3结果与讨论3.1验证仿真的结果，得到不同的壳程流体的质量流率范围从0.5千克/秒，1千克/ 秒，2千克/ 秒。而0.5千克/ 秒的流体的流速为0挡板倾角模型模拟结果验证可用的数据4结果发现，在壳出口的出口温度与文献报道的结果相匹配，两者之间的偏差小于1。为0.5kg/s质量流量的模型开关0，10仿真结果，并得到20挡板倾角。可以看出，温度逐渐增加，从壳侧入口处的300 K到出口处的340 K。三次模拟在出口处的平均表面温度是323 K。三例均考虑没有太多的温度变化。在模型0，10和20最大压力时其挡板倾角分别为为94.43，91.05和79.19帕。由于其流动引导顺畅，相比于其他两种类型20挡板倾角的模型压降更少。这三个模型在进气口最大速度是几乎等于0.302米/ 秒并且在出射面速度的大小减少到零。在折流板表面可以看出，相对于0折流板的倾斜角，10度，20折流板的倾斜角度，可提供与倾斜引导流体流动的折流板的流动更平滑。从图3的流线轮廓，发现回流挡板诱导湍流漩涡将导致更多的压降模型与=0时重新环流所产生的压降小于=10所产生的；= 20重新环流的模型与其他两个模型相比，此时所产生的压力降是最佳的如图6所示。图 3 变化的流线沿壳体0挡板倾角图4 变化的流线沿壳体10挡板倾角图5。变化的流线沿壳体20挡板倾角从CFD模拟可以得到表3中的结果，壳侧固定管壁和壳的入口温度，出口温度，不同流体的流速和压降值。可以发现，作为预期的变化甚至是最小的，如图6所示，壳出口温度降低而质量流率增加，在图6中我们发现发现，三个质量流率分别为0.5千克/秒，1千克/秒，2公斤/秒，即使出口温度的外壳挡板倾斜增加020没有什么太大的影响然。然而当折流板倾斜角度增大时壳侧压降减小；当倾斜角度从0增加到20，10折流板的倾斜角度的换热器压降降低4%，20折流板倾斜角度的换热器压降降低16%如图7。因此，可以看出，管壳式换热器具有20度折流板的倾斜角度时获得一个合理的压力降结果，可以得出结论：管壳式换热器在20折流板的倾斜角度时比在10和0的倾斜角度时获得更好的性能。图6。温度与挡板倾角变化（各种质量流率为）3.2结论挡板的倾倾斜角度（）质量流率=0.5千克/秒质量流率=1千克/秒质量流率=2千克/秒出口温度（K)压力差（Pa）出口温度（K）压力差（Pa）出口温度（K）压力差（pa）0323.3094.43322.28377.14321.371507.6410323.6291.05322.62362.12321.701459.89表3。出口温度和不同挡板倾角和质量流率的壳程压力降值图7 挡板倾角压降的变化（质量流率分别为0.5千克/秒，1千克/秒，和2千克/秒） 一个小的管壳式换热器壳侧的建模与足够的细节来解决流量和温度域。 对于给定的几何质量流动速率必须低于2公斤/秒，如果超过2公斤/ s的与出口温度变化小的压降迅速增加。压降降低4%，换热器对应10挡板倾角；压降降低16%，换热器对应20挡板倾角。 折流板
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号