FLUENT针肋圆管温度场模拟
毕业论文关键词 针肋 FLUENT 传热特性 温度分布
Title Simulation of Temperature Field in Pin Rib Tube
Abstract
The heat transfer effect of the heat exchanger is always the focus of the research.
Pin as the extended surface of heat exchanger tubes, can strengthen the fluid
turbulence and the heat transfer effect. By establishing a mathematical physics
model and using fluent software, the heat transfer characteristics of the pin and
the flow of the fluid are studied, and temperature distribution of the pin rib
tubes under different conditions are simulated. The influence of factors on the
heat transfer of the pin rib tubes, such as the flow velocity，the spacing of the
longitudinal needle rib ，the shape of the rib cross section and so on ,are
discussed. By comparing the temperature distribution of the pin rib tube under
different working conditions, heat transfer law of pin rib tube can be obtained
and the theoretical basis for the application of the pin rib tube in industry can
be provided.
Keywords pin rib tube heat transfer characteristic fluent temperature distribution
目 次
1 绪论 3
1.1 课题研究背景. 3
1.2 概述. 3
1.2.1 扩展表面传热 3
1.2.2 研究意义 4
1.2.3 国内外研究现状 4
1.3 课题研究工作. 5
1.3.1 研究对象 5
1.3.2 研究内容 5
1.3.3 流体计算数值方法 6
2 数学物理模型 7
2.1 引言. 7
2.2 数学模型. 7
2.3 控制方程. 7
2.4 物理模型. 9
2.5 边界条件和初始条件. 10
2.6 建模和网格划分. 10
3 结果分析 12
3.1 针肋传热. 12
3.1.1 温度分布云图 12
3.1.2 速度矢量图 15
3.1.3 压降曲线图 15
3.2 不同工况下传热. 16
3.2.1 不同流速下针肋传热 16
3.2.2 周向针肋数不同 20
3.2.3 针肋截面形状不同 23
3.2.4 不同纵向间距. 25
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 课题研究背景
近几十年来，能源短缺以及环境污染已经成为世界各国共同关注的重要问题，减少能量
在传递过程中的损失，从而提高能量的利用效率，是缓解能源与环保压力的重要手段。换热
器为通用的换热设备，在化工、石油、航空航天、机械制造、船舶和动力等领域应用广泛。
例如，在石油化工厂中，它的投资要占到建厂投资的 1/5 左右，它的重量占工艺设备总重的
40％[1]
。因此，强化换热器的换热过程能够在很大程度上起到节能的效果。
早在 19 世纪时，有学者就已经开始了对强化传热技术的研究，并将其应用于换热器中。
1861 年焦耳发表冷凝器水侧换热强化的实验报告， 被认为是关于传热强化技术的最早文献[2]
。
随着时代的发展，越来越多的学者对强化换热技术进行了探索，形成了各种各样的强化传热
手段。常见的有，使用处理表面、粗糙表面、扩展表面，扰流元件、螺旋管等[22]
。将这些强
化传热技术应用于换热器中又形成了各不同结构的换热器， 如管壳式换热器和板式换热器等。
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