烟气脱硫系统中热管式换热器流动阻力计算.pdf

洁净煤燃烧与发电技术

烟气脱硫系统中热管式换热器
流动阻力计算

李逸峰，仲兆平，唐志永，金保升
(东南大学动力X-程系，江苏南京210096)

摘要：热管换热器的阻力降问题涉及到其研发、设计、应用以及防腐措施等方面，是热管
式换热器研究的一个重要方面。文章尝试使用换热器局部数值模拟、宏观多孔介质模拟以及传
统经验公式．用三种不同的计算方法对换热器的流动阻力进行计算，并对其结果进行比较和相
互验证，较全面地描述热管式换热器宏观和局部的流动阻力场．为包括脱硫腐蚀研究在内的有
关热管换热器的进一步研究提供参考。
关键词：热管；换热器；流动阻力；数值模拟：多孔介质
Abstract：Thequestionaboutheat—pipeexchangerSresistanceisanimportantaspectofheat-

pipeexchangerSresearchandisrelatedtoitsdevelopment，design，applicationandanti-corrosion

measureetc．Thispaperattempttosimulatethepressuredistributionoftheheat—pipeexchangerwith

thethreefollowways：micronumericalsimulation，macroporousmediumnumericalsimulationand

experienceequationcalculation．Aftercompareandconfirmtheirresults，weusethemtogethertoget

macroandpartinformationofthepressuredistributionoftheheat—pipeexchanger．Thiswillgive

somereferencestothedeeperresearchaboutheat—pipeexchanger．

Keywords：heatpipe；heatexchanger；numericalsimulation；porousmedium
中图分类号：TK172．4文献标识码：A文章编号：1001—5523(2005)06—0005—04

l引言较实际工程中运用的热管换热器，研究了管间距对
换热器阻力和积灰腐蚀的影响[6]。在数值模拟方面，
烟气脱硫作为控制以高硫煤为燃料的锅炉烟
1974年英国学者S．V．Patankar和D．B．Spalding[]把
气污染的有效措施，正被越来越多的国家接受和采换热器壳侧作为一种多孑L介质。引入分布阻力的概
用，目前采用最多也最成熟的是以石灰石浆液作为念，实现了对管壳式换热器壳侧流场的数值模拟。
吸收剂的湿法烟气脱硫技术。热管式翅片管换热器
孙世梅等人采用数值模拟方法[8]并引人多孑L介质传
张具有换热效率高、传热温差小、均温性好、热流密度热模型[9]对热管换热器内流动阻力与传热的特性进
瘦可控等优点，在烟气脱硫中具有良好的应用前景[i-2]。行了模拟研究
_而正确计算流动阻力降对于热管式换热器的研发、本文尝试通过局部换热器局部模型的数值模
设计、应用以及防腐措施等诸多方面具有很重要的拟、宏观多孑L介质模型的数值模拟和传统经验公式
舞l意义计算三种不同的计算方法互为补充．较全面地反映
㈨采用传统换热器设计理论对热管换热器进行热管换热器的流动阻力降问题，并通过相互比较与
～计算已有一些文献报道]。如浙江大学的岑可法教验证，找出一种比较简便而适宜的计算热管式翅片
授研究了锅炉与换热器的积灰、积渣、磨损的防止管换热器压力场的方法，为包括脱硫腐蚀研究在内
原理。华东冶金学院的刘燕春、张西和等人通过比的热管换热器的相关研究提供一定的参考。

．收稿日期：2005—08—31
作者简介：李逸峰(1978一)，江苏宜兴人，硕士生，研究方向为环境l工程。

洁净煤燃烧与发电技术

2热管换热器局部模型的数值模拟有不同，平均阻力降为29．8Pa左右。同时，由于管
束的存在而引起流动的分段性，使得压力的分布也
2．1计算物理模型具有分段的特征。
本文以文献『9]中热管换热器作为数值模拟的

量
对象。文献[91认为可以将热管换热器看作由热管内压250~411
工作介质相变传热耦合在一起的两台独立的换热20D叶01
器，烟气侧与空气侧的结构相似，由于篇幅所限，本
文只对烟气侧进行模拟。

物理模型参数见表1，换热器局部结构见图1。删一iuu3Uiuu13u删DU
柑流动^向位置(mm)
表1逆流热管空气预热器的结构参数与运行参数图2换热器局部压力降模拟计算结果图

(2)由换热器局部压力等值线图(图3)可以看
出