双管板式换热器热力模拟与分析

物理模型

双管板换热器的结构比较复杂，受到计算机容量的限制，不能将换热器管内外流速、温度每个细节全部模拟出来。模拟中以七根管子为例简化了换热器在实际工况下各因素的影响，设置了管程、内外管板间隙和壳程三个流体。双管板换热器换热管以正三角形的方式排布。对于较为复杂的壳程流体区域，由于接管的存在，其几何结构不规则，采用非结构网格划分，整个换热器总共划分了约86万个网格。

边界条件

采用Fluent软件对双管板换热器进行模拟，在其控制台窗口进行具体参数设置。其中，管程和壳程的流体介质均设为水，两者逆流流动，隔绝腔分别充入空气、水、甲苯气体和氩气四种不同介质，观察不同的介质对换热特性的影响。并作如下简化：

(1)管程和壳程的流体都不可压缩，在换热器内都不发生相变，并假定是常物性；

(2)传热过程在稳定条件下，冷、热流体之间的传递的热量沿管程方向是常数；

(3)双管板换热器外壁保温效果良好

数值模拟结果分析

模拟过程中忽略了重力的影响，每根换热管的换热情况趋于一致。依次显示了间隙中分别充入水、空气、甲苯气体和氩气时Z=500mm和Z=1000mm(Z=0mm管程出口）处管程和壳程垂直Z方向截面温度分布云图。