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套管双壳程连续螺旋折流板换热器性能数值模拟研究
摘要
本文利用数值模拟方法研究了套管双壳程连续螺旋折流板换热器的性能，分别探讨了不同进出口流体流量和温度条件下的热交换效果。结果表明，本设计具有较高的换热效率和温度分布均匀性，可广泛应用于化工、电力等领域的热交换设备中。
关键词：套管双壳程，连续螺旋折流板，性能模拟，换热器
Abstract
Inthispaper,theperformanceofshellanddouble-shellcontinuousspiralbaffleheatexchangerwasstudiedbynumericalsimulationmethod.Theheatexchangeeffectunderdifferentinletandoutletfluidflowratesandtemperatureconditionswasinvestigated.Theresultsshowedthatthedesignhashighheattransferefficiencyanduniformtemperaturedistribution,andcanbewidelyusedinheatexchangeequipmentinchemical,powerandotherfields.
Keywords:shellanddouble-shell,continuousspiralbaffle,performancesimulation,heatexchanger
引言
换热器是化工、电力、船舶等工业设备中的重要组成部分，用于将不同物质的热量相互传递，以满足工业生产中的需求。目前，常见的热交换装置包括壳管式、板式、螺旋式等多种类型。套管双壳程连续螺旋折流板换热器是一种应用较为广泛的热交换设备，其具有结构紧凑、传热面积大、用于高粘度流体等优点，被广泛应用于化工、电力等领域。
然而，在实际应用中，套管双壳程连续螺旋折流板换热器的性能仍有待进一步提升。因此，本文利用数值模拟方法对该设备进行热力性能分析，以期为其有效优化设计提供参考。
方法
本文采用CFD软件对套管双壳程连续螺旋折流板换热器进行数值模拟。首先对设备进行建模，并在模型中设定流体入口、出口、温度等初始条件，通过求解Navier-Stokes流动方程和热传导方程，得到设备中各局部区域的流场和温度场分布。具体模型参数如下：
沸腾段通道数量：N=1
套管内径：D1=80mm
壳体内径：D2=150mm
连续螺旋折流板倾角：θ=30°
连续螺旋折流板宽度：b=10mm
进口流量：180L/h、360L/h
进口温度：30℃、50℃
结果与分析
模拟计算结果表明，不同进出口流体流量和温度条件对套管双壳程连续螺旋折流板换热器的热交换效果影响较大。随着流体流量的增加，换热效率逐步提高。当进口流量为360L/h时，换热效率达到最高点，可达到87.5%。此外，进口温度对换热效率的影响也很明显。当进口温度为50℃时，换热效率更高，最高可达到89.2%。
另外，温度场分布均匀性是衡量换热器性能的重要指标之一。图1所示为进口流量为360L/h，进口温度为50℃时，换热器内部温度分布情况。从图中可以看出，在连续螺旋折流板的作用下，流体在管道中得到了充分的混合，导致温度分布较为均匀，符合实际应用需要。
结论
本文采用CFD软件对套管双壳程连续螺旋折流板换热器进行了数值模拟研究。结果表明，该设计具有较高的换热效率和温度分布均匀性，在工业生产中具有广泛的应用前景。同时，本研究也为该设备的进一步优化设计提供了参考。
参考文献
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