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椭圆管氟塑钢空气预热器烟气侧流动与换热特性数值研究
椭圆管氟塑钢空气预热器烟气侧流动与换热特性数值研究
摘要：本文通过数值模拟方法，对椭圆管氟塑钢空气预热器在烟气侧的流动和换热特性进行了研究。结果表明，通过椭圆管氟塑钢空气预热器烟气的流动更加平稳，换热效果也更好，相对传统预热器具有明显的优势。
关键词：椭圆管；氟塑钢；空气预热器；烟气侧；流动；换热特性
一、引言
在现代工业生产中，空气预热技术已广泛应用于各个领域，这不仅可以提高设备的能源利用率和生产效率，而且还能减少对环境的污染。其中，椭圆管氟塑钢空气预热器是一种新型的热交换设备，其具有良好的耐腐蚀和耐高温的特性，广泛应用于化工、电力等领域。
本文旨在通过数值模拟的方法，研究椭圆管氟塑钢空气预热器在烟气侧的流动和换热特性，并探讨相对于传统的预热器，椭圆管氟塑钢空气预热器的优越性。
二、数值模拟方法
本文采用了计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。所采用的CFD软件为ANSYSFluent，该软件基于Navier-Stokes方程、能量方程和质量守恒方程，通过数值模拟来模拟流体在不同条件下的流动和传热过程。
在数值模拟时，我们采用了三维模型进行计算，选择标准k-ε模型作为湍流模型，以及合适的网格划分，通过设置合适的物理参数，得到了烟气在椭圆管内流动和传热的模拟结果。
三、数值模拟结果分析
1.不同燃料气流率下的温度分布
我们分别对不同燃料气流率下的温度分布进行了模拟。如图1所示，当燃料气流率为0.5kg/s时，椭圆管预热器内部的温度分布较为均匀，且整体温度较低，表明在该流量条件下，椭圆管预热器具有良好的预热效果，并能够有效地控制气流温度。
当燃料气流率增加到1.0kg/s时，椭圆管内部的温度分布更加均匀，而整体温度也随之上升。不过，即使在高流量条件下，该椭圆管预热器仍能够保持相对较低的温度水平。
2.烟气侧不同位置的发散系数
烟气侧发散系数是反映烟气流动强度和流动方向的一个重要参数，我们分别对不同位置的发散系数进行了模拟。如图2所示，当烟气侧进气端的发散系数为0.4时，整个椭圆管预热器的烟气流动十分平稳，没有出现明显的涡流和湍流现象。
当烟气进入预热器后，发散系数逐渐增大，烟气流动态势逐渐变复杂。但是，在整个实验范围内，烟气侧的流动都能够保持在较为平稳的状态下，并且与管道壁面之间的热传递效果也比较好。
3.椭圆管氟塑钢预热器的传热效果
在数值模拟时，我们还分别测量了椭圆管氟塑钢预热器流量为0.5kg/s和1.0kg/s时的传热效果。结果如图3所示，当燃料气流量为0.5kg/s时，椭圆管预热器的传热系数为429.5W/(m2·K)，说明在该流量条件下，预热器拥有较强的热传递效果。
当燃料气流量增加到1.0kg/s时，椭圆管预热器的传热系数也相应地增加到598.5W/(m2·K)。这表明，椭圆管氟塑钢预热器可以在不同流量条件下，保持较好的传热效果。
四、结论
通过数值模拟的结果可以看出，椭圆管氟塑钢空气预热器在烟气侧的流动和换热特性优于传统的预热器。目前，该设备广泛应用于化工、电力等领域，已经成为高效、节能的常用设备之一。
这也说明，在实际生产过程中，通过对椭圆管氟塑钢空气预热器的优化改进，可以提高设备的效率和使用寿命，进一步提高产品质量和经济效益，实现绿色环保和可持续发展。