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    關(guān)鍵詞：折流板開孔；強化傳熱；數(shù)值模擬

    換熱器廣泛應用于能源、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大的投資比例。通過改進換熱器的結(jié)構(gòu)和換熱管型以及通過增加流體的擾動來提高換熱器的換熱效率，對高效換熱器的設(shè)計與研發(fā)有很大作用，對節(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)過程中都有廣泛的應用，比如消毒殺菌，機械傳動設(shè)備的潤滑油的冷卻等。然而，高粘度流體的強化傳熱過程中普遍存在著換熱效率低的特點。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重點。本文對高粘度流質(zhì)下管殼式換熱器進行了數(shù)值模擬，利用Fluent軟件對折流板開孔和未開孔進行流場模擬，研究高粘度流質(zhì)下開孔對換熱效率的影響。

    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孔和未開孔的換熱效率，換熱器總長1632mm，管長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計算方法及邊界條件本文利用Fluent軟件對換熱器進行模擬，分析了其內(nèi)部的溫度分布，壓力分布，并利用軟件對計算的結(jié)果進行后處理，得到具體的速度流場云圖，為實驗提供了充分的理論基礎(chǔ)。由于本模型是軸對稱模型，故只需對模型進行二分之一建模，本文利用gambit2．4．6對模型進行建模和網(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。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(標準壁而函數(shù)法)。邊界條件：管壁選為wall，溫度設(shè)為293．15℃，進口選為inletf1w，溫度設(shè)為333．15℃，出口選為pressureo．nnow，其他邊界設(shè)為wall。在整個汁算過程中分別分析比較了當入口速度為0．1，0．2，0．3，0．4，0．5，0．6，0．7，0．8m／s時折流板開孔和未開孔的溫度場，壓力場。并且利用F1uent軟件進行了后處理，分別得到對應的溫度，壓力，速度云圖。

    3計算結(jié)果與分析本文在計算中選取了多組速度梯度，對于溫度場和力場來說，折流板開孔在隨著速度變化時溫度場和壓力場變化趨勢比較穩(wěn)定，折流板未開孔也同樣符合這個規(guī)律，故而，就去當速度為0．5m／s時，溫度場和壓力場云圖來進行分析說明。

    3．1溫度場分析圖2表示的是折流板未開孔時，當速度為0．5m／s時換熱器的溫度場云圖，圖3表示的是折流板開孔時，當速度為0．5m／s時換熱器的溫度場云圖。對比可以看I葉J，在折流板背根部分中折流板開孔比未開孔溫度分布更加均勻，在折流板未開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。在開孔條件下的換熱器折流板背根部溫度場可以明顯觀察到有一定的溫度梯度產(chǎn)生，說明開孔有利于熱量的交換。

    3.2壓力場分析圖4表示的是折流板未開孔時，當速度為0．5m／s時換熱器的壓力場云圖，圖5表示的是折流板開孔時，當速度為0．5m／s時換熱器的壓力場云圖。可以從岡4中看以折流板未開孔時以折流板為界，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壓力分布比未開孔時壓力分布均勻一些，說明折流板開孔后壓力有所降低，這樣對外界的動力要求就降低了，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一步研究。

    3．3速度場分析如圖6：a，h，c所示，在折流板未開孔的情況下，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，因為在折流板背根部產(chǎn)生了滯留區(qū)，導致了溫度的和壓力的上分布不均勻，當折流板開孔后，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，增大了換熱量。同時也正是由于滯留區(qū)的破壞從而使溫度和壓力場的分布變得更加均勻，有助于強化傳熱。

    4結(jié)論與展望:本文針對在高粘度流質(zhì)下折流板開孔與未開孔換熱器的傳熱效率進行了數(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)，正因為如此產(chǎn)生了溫度壓力分布的不均勻。(2)折流板開孔相比較于未開孔，其溫度場與壓力場均比未開孔時要分布均勻些，同時由于開孔后產(chǎn)生了射流，加速了流體在折流板背根部的擾流作用，進而對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一步加強，筆者接下來會對高粘度流質(zhì)下折流板壓降變化進行分析。