连续拼接型螺旋折流板换热器壳程内流场与温度场模拟研究.docx

连续拼接型螺旋折流板换热器壳程内流场与温度场模拟研究
摘要：
连续拼接型螺旋折流板换热器是一种高效、节能的热交换设备，因其具有强制对流作用、降低流体压降、提高传热效率等特点，得到了广泛的应用。本文以该热交换器为研究对象，使用计算流体力学（CFD）软件对壳程内的流场和温度场进行了模拟研究，探讨了不同的流量和热负荷条件下的换热性能。
研究表明，在不同的流量条件下，连续拼接型螺旋折流板换热器的温度场和流场分别呈现出不同的特点。随着流量的增加，换热器中流体的流速也相应增加，从而使得流体与换热板的接触面积增大，传热效率进一步提高。当热负荷较大时，温度场主要受热交换板和壳体边界的影响，温度梯度较大，在换热过程中产生了明显的非均匀性。
本研究为连续拼接型螺旋折流板换热器的设计与优化提供了一定的理论参考，同时也为热交换器领域的相关研究提供了新的思路。
关键词：螺旋折流板；连续拼接型；换热器；模拟研究；流场；温度场
Abstract:
Thecontinuoussplicedhelicalbaffleheatexchangerisanefficientandenergy-savingheatexchangeequipment.Duetoitsforcedconvection,reducedfluidpressuredrop,andimprovedheattransferefficiency,ithasbeenwidelyused.Inthispaper,theCFDsoftwarewasusedtosimulatetheflowfieldandtemperaturefieldintheshelloftheheatexchanger,andtheheattransferperformanceunderdifferentflowratesandheatloadswasexplored.
Theresearchshowsthatthetemperaturefieldandflowfieldofthecontinuoussplicedhelicalbaffleheatexchangerpresentdifferentcharacteristicsunderdifferentflowconditions.Withtheincreaseofflowrate,theflowvelocityofthefluidintheheatexchangeralsoincreases,whichincreasesthecontactareabetweenthefluidandtheheatexchangeplate,andfurtherimprovestheheattransferefficiency.Whentheheatloadislarge,thetemperaturefieldismainlyaffectedbytheboundaryoftheheatexchangeplateandtheshell,andthetemperaturegradientislarge,resultinginobviousnon-uniformityintheheattransferprocess.
Thisstudyprovidesatheoreticalreferenceforthedesignandoptimizationofthecontinuoussplicedhelicalbaffleheatexchanger,andalsoprovidesnewideasforrelatedresearchinthefieldofheatexchangers.
Keywords:helicalbaffles;continuousspliced;heatexchanger;simulationstudy;flowfield;temperaturefield
引言：
连续拼接型螺旋折流板换热器是一种尺寸紧凑、结构简单、传热效率高的热交换设备，在化工、石油、化纤等领域得到了广泛的应用。其基本结构由壳体、扔圆盘梳齿和折流板组成，可以将换热过程中产生的流体动能转换成更多的传热面积和强制对流，从而提高传热效率。
但是，连续拼接型螺旋折流板换热器中的流场和温度场存在复杂的非线性耦合关系，传统的计算方法难以给出准确的预测。而计算流体力学（CFD）模拟技术具有优异的计算精度和快速计算能力，是研究换热器流场和传热过程的一种有效手段。
本文选取连续拼接型螺旋折流板换热器为研究对象，采用CFD软件对壳程内的流场和温度场进行了模拟研究，以此探讨不同流量和热负荷条件下的换热性能，为该热交换器的设计和优化提供理论参考。
方法：
计算模型
选取一台由20片单层螺旋折流板和圆形壳体组成的连续拼接型螺旋折流板换热器作为研究