Fluent列管式换热器性能评价与分析
关键词 换热器 数值模拟 建模 实验分析
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Tube Heat Exchanger Performance Evaluation and Analysis
Abstract
Through the formers’ theoretical and practical study towards tube heat exchanger，the author completed the research on the numerical simulation and experimental analysis.The author finished modeling and numerical simulation with Solid Works、Gambit and Fluent，then the author obtained the temperature distribution under given conditions.We found bundles of temperature descends from the hot fluid inlet to the outlet corresponding gradient profile.With a tube heat exchanger of a ccomprehensive heat exchanger test-bed，the author finishied the experiment and obtained dozens of sets of data results.After calculation and analysis，the author import them to Origin plotted to show results.We found that the heat transfer coefficient increases with the flow,for hot and cold fluid this law applies.During the experiment,the author concluded that in the temperature range of 30-40 degrees celsius and both hot and cold fluid flow 80L / h,the heat exchanger works best.
Keywords Heat Exchanger Numerical Simulation Modeling Experimental Analysis
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景1
1.2国内外研究现状及分析2
1.3 本课题主要工作及研究方法3
1.4 本课题完成过程中存在的不足4
2 分析理论基础 5
2.1 热对流的相关理论 5
2.2 热传导的相关理论5
2.3列管式换热器主要结构与参数8
2.4CFD基本模型8
2.4.1系统与控制体8
2.4.2质量守恒方程（连续性方程）9
2.4.3动量守恒方程（运动方程）9
2.4.4能量守恒方程10
3 数值模拟 11
3.1Fluent简介11
3.2建模及模拟过程11
3.3模拟结果及总结分析12
4 实验过程与结果分析 15
4.1实验简介15
4.1.1实验装置15
4.1.2实验操作16
4.1.3实验数据处理方法17
4.2实验数据及处理结果18
4.3实验反思及误差分析20
结论 23
致谢 25
参考文献27
1 引言
1.1 研究背景
在诸多工业生产中，如蒸馏、干燥、蒸发、反应和冶金等过程，都应根据实际中工程需求，加热或冷却材料来保持稳定温度范围。尤其针对需要化学反应的工艺，为了使反应能到达预期最佳情况，更需要准确文持并监测其反应进行温度。传热过程是这些工业生产过程中至关重要的组成部分，因此对工程设备中传热设备的控制就极其重要。
换热器是工质之间进行热量传递的过程设备[2]。换热方式分为直接换热与间接换热。直接换热是指冷热两种流体直接混合从而实现加热或冷却，间接换热即为被间壁隔开的冷热两种流体通过间壁实现换热过程，热量从温度较高的热流体传至间壁，再传向温度较低的冷流体。在石油化工等工业实际中，间接换热较为常见。间壁式换热器的结构形式有夹套式、蛇管式、套管式和列管式等，其中列管式换热器制造简易、成本较低、传热面清洗方便、适应性强、处理量大，工作可靠性高，耐高温高压。虽然在传热强度、结构紧凑性及单位传热面积金属消耗量方面存在不足之处，但是由于其优点，使之能在现今新兴换热器不断涌现的情况下，仍然在多种工业行业中被广泛使用。