热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

热管换热器实验之实验报告一、实验题目：热管换热器实验二、实验目的：熟悉热管换热器实验台的工作原理及使用方法，了解热管换热器的换热量温度、风速之间的关系，掌握热管换热器换热量Q和传热系数K的测试和计数方法。

三、实验步骤1．连接电位差计和冷端热电偶（将冷端热电偶放在冰瓶里，如无冰瓶，可不接冷端热电偶而将冷端热电偶的接线柱短路，测出的温度应加上室温）。

2．打开热球风速仪，加热稳定20分钟（具体使用方法阅仪器说明书）。

3．接通电源，将工况开关按在“I”位置（450W），这时电加热器和风机开始工作。

4．用热球风速仪在冷热端出口的测孔中测量风速。

为使测量工作在风道温度不超过400C的情况下进行，必须在开机后立即测量。

5．待工况稳定后（大约20分钟）按下琴键开关，切换测温点，逐点测量冷热端进出口温度1L T、2L t、1r T、2r T。

6.将工况开关按在“Ⅱ”的位置（1000W），重复上述步骤，测量工况的冷热段进出口温度。

7.实验结束后，切断所有的电源。

四、实验参数及测试数据 （1）实验台参数冷段出口面积220.09/40.0064L F m π== 冷段传热表面积20.536L f m =热段出口面积220.160.0256r F m == 热段传热表面积 20.496r f m =（2）测试数据（工况Ⅰ：450W ； 工况Ⅱ：1000W ） 数据记录注：由于实验时冷热段出口温度只测一次，故将其作为平均值来计算。

五、换热量、传热系数及热平衡误差的计算（1） 单位时间的换热量P Q M C t⋅=∆式中：PC ——干空气的定压比热，取01/()P C KJ Kg C =⋅M g——单位时间内质量流量，(/)M V F kg s ρ=⋅⋅gt ∆——温差（0C ）a 、冷段换热量L Q ：210.24(3600)()L L L L l L Q V F t t ρ=⋅⋅- （/kcal h ）式中：L V ——冷段出口平均风速（/m s ）L F ——冷段出口面积220.09/40.0064L F m π==Lρ——冷段出口空气密度（3/kg m ）2L t ——冷段出口温度（0C ） 1L t ——冷段进口温度（0C ）b 、热段换热量r Q ：210.24(3600)()r r r r r Q V F t t ρ=⋅⋅- （/kcal h ）式中： r V ——热段出口平均风速（/kcal h ）rF ——热段出口面积（2m ）220.160.0256r F m ==r ρ——热段出口处空气密度（3/kg m ）2r t ——热段出口温度（0C ） 1r t ——热段进口温度（0C ）（2）热平衡误差%r LrQ Q Q δ-=（3）传热系数KLQ K F t =⋅∆ （20/kcal m h C ⋅⋅）式中：F ——传热面积（2m ） F=f L +f r =1.032 m 2t ∆——温差（0C ）122122r L r L t t t t t ++∆=-根据空气的状态表，由温度查得相应的密度，可得：将上面数据整理后，最后得两种工况的实验结果如下表所示：从实验结果可以看出，此种换热器的传热效率比较低。

错流列管式反应器管间流动与传热的CFD模拟夏天;束忠明;沈荣春;周静红;周兴贵【期刊名称】《化学反应工程与工艺》【年(卷),期】2018(034)005【摘要】为保证管间换热介质的均匀流动,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对丙烯氧化制备丙烯醛列管式固定床反应器的管间流动和传热进行了研究.通过比较CFD模拟结果与Bell-Delaware法计算结果,确认了CFD模拟的可靠性.考虑盘环型错流列管式反应器为中心轴对称的结构,采用中心角为15°的片状模型,模拟考察了不同管板环隙对管外冷却介质温度分布和流动压降的影响,结果表明,在反应器的第三块折流板缺口区域附近以及离开折流板一定高度的带状区域存在相对高温区,其位置和形状随管板环隙有明显的变化;管板环隙大小会直接影响管间的总压降和温度分布状况;综合考虑径向温差和总压降,得到了对于不同直径反应器的最优环隙尺寸.模拟结果为设计管间均匀流动的列管式固定床反应器提供了依据.【总页数】9页(P385-392,466)【作者】夏天;束忠明;沈荣春;周静红;周兴贵【作者单位】华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237【正文语种】中文【中图分类】TQ052【相关文献】1.列管式固定床反应器管束间单相流动与传热的CFD研究 [J], 张敏华;百璐;耿中峰;李永辉2.工业级错流列管式固定床反应器的 CFD 模拟 [J], 杨遥;葛世轶;黄正梁;孙婧元;王靖岱;廖祖维;蒋斌波;阳永荣3.错流丙烯氧化反应器管间流动与传热 [J], 傅杰;沈荣春;束忠明;周兴贵;袁渭康4.错流列管式固定床反应器的设计计算模型 [J], 周文成;王宇林;吴亚峰;沈文伟5.列管式固定床反应器流动与传热研究 [J], 无因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

波纹管换热器传热与流动优化模拟摘要：波纹管换热器具有传热系数高、不易结垢、操作温度范围广、管程压降小、便于维修养护等特点。

本文应用FLUENT软件模拟研究了波纹管槽宽、流速对波纹管传热与流动性能的影响。

研究结果表明，波纹管的换热系数随着流速的增大呈现出两段斜率，第一斜率明显大于光管斜率，第二斜率近似相等或低于光管斜率。

这也是湍流扰动强化传热从无到有再到趋于稳定的过程；螺距与槽深确定后，适当的槽宽可以使波纹管在较低的流速下换热效果达到最好。

关键词：波纹管；湍流强度；涡流扰动；传热；流阻引言管壳式换热器因其传热效率高、结构紧凑、不易结构和泄露等优点在石油、化工、动力和食品等工业生产部门中占有重要的地位，其应用约占到全部换热器的70%左右[1]。

通过对换热管的优化设计追求其换热效率的提高成为众多科研工作者关注的焦点,目前通过对光管的改进实现强化传热的研究主要体现在两个方面，在光管内放置不同形状的翅片是一种方法，另一种方法则是通过改变管壁结构强化传热。

对于这两种强化传热的手段也相应出现了不同样式的换热管，如内肋管、螺纹管、螺旋槽管、波纹管、翅片管、扁管等。

东北大学的郎逵[2]通过研究波纹换热管，指出波纹管的换热效果是普通光管的2-4倍。

张一帆等[3]给出了内螺旋波纹管内的传热情况。

A.Barba等[4]通过实验的方法研究了低雷诺数下波纹管管内流体对流换热以及阻力性能，与光管相比，波纹管的Nu数有明显的提高，但其摩擦系数也相应增加了1.83-2.45倍。

基于前人的研究基础上，本工作应用FLUENT软件对槽深不同的几组波纹管进行了对比模拟研究和参数优化。

固定波纹管螺距和槽深，改变槽宽尺寸；探讨了槽深和流速的变化对波纹管传热和流体阻力的影响，通过对多组波纹管的相互比较发现流体在波纹管内传热与流动阻力的规律，以期为波纹管换热器在工业制造和设计生产中提供参考数据。

1 几何建模与网格划分为简化计算，本文模拟选用了二维模型，首先采用AutoCAD软件进行模型建立，然后利用FLUENT前处理软件ICEM进行网格划分。

冷热空气列管换热器传热综合实验冷热空气列管换热器是一种常见的传热设备，广泛应用于空调、暖通、工业制冷等领域。

其工作原理是利用冷热空气在列管内流动，通过壁面传热的方式实现热量的传递。

本文将从实验角度介绍冷热空气列管换热器的传热综合实验。

实验器材本实验需要的器材包括：冷热空气列管换热器，热电偶、数字温度计、风速仪、水泵、水箱、冷热水流量计、波形发生器、示波器等。

实验步骤1. 将冷水泵水箱与热水泵水箱分别连接到冷热空气列管换热器上，保证水流畅通。

2. 将风速仪插入冷热空气列管换热器进气口处，测量进口风速，并调节波形发生器输出频率和幅值，控制风速在一定范围内。

3. 在冷热空气列管换热器进口处安装热电偶，并使用数字温度计测量进口温度。

4. 在冷热空气列管换热器出口处安装热电偶，并使用数字温度计测量出口温度。

5. 同时，在冷热水流量计进口处和出口处分别安装热电偶，并使用数字温度计测量进口温度和出口温度。

6. 开始实验，记录进口风速、进口温度、出口温度、冷水进口温度、冷水出口温度、热水进口温度、热水出口温度等数据，并计算冷热空气列管换热器的传热效率。

实验分析通过实验数据的分析，我们可以得到冷热空气列管换热器的传热效率，进而评估其传热性能。

一般来说，传热效率与进口温度、出口温度、风速等因素有关。

当进口温度较高、出口温度较低、风速较大时，传热效率较高。

反之，传热效率较低。

我们还可以根据实验数据确定冷热空气列管换热器的最佳工作参数，以提高传热效率。

例如，可以通过调节风速、进口温度、水流量等因素，优化冷热空气列管换热器的传热性能。

总结冷热空气列管换热器是一种重要的传热设备，其传热性能直接影响到空调、暖通、工业制冷等领域的使用效果。

通过本文介绍的实验，我们可以深入了解冷热空气列管换热器的传热过程，评估其传热性能，并确定最佳工作参数，以提高传热效率。

换热器的操作及传热系数的测定实验报告换热器是一种用于传递热量的设备，常用于工业生产中的加热、冷却和废热利用等方面。

换热器的基本结构包括热交换管路、壳体、传热管束、挂板、密封装置、支撑装置、进出口法兰等部分。

换热器的工作原理是通过将两种流体分别在管束和壳体中流动，使它们在壳体内接触并交换热量，从而达到加热或冷却的目的。

其中一种流体在管束内流动，称为管束流体；另一种流体在壳体内流动，称为壳体流体。

管束流体和壳体流体之间的热量传递是通过管壁进行的。

2.换热器传热系数的测量方法和计算公式换热器传热系数是评价换热器传热性能的重要指标，它是指单位面积换热器传递的热量与传热面积和传热温差的比值。

传热系数的测量方法主要有实测法、计算法和综合法，其中实测法是最常用的一种方法。

实测法的基本思路是通过实验来测定换热器的传热系数。

具体测量步骤如下：(1)将待测流体进入传热侧管束，另一侧进入冷却水，调节流量和温度，使达到稳定状态；(2)测量进出口流量和温度，根据能量守恒原理计算出管束流体的热量传递量；(3)根据壳侧冷却水的温升和流量，计算出壳侧的热量传递量；(4)根据了解的流体物理性质和实验数据，计算出传热系数。

传热系数的计算公式如下：α = Q/(SΔT)其中，α为传热系数，单位为W/(m2·K)；Q为单位时间内传递的热量，单位为W；S为传热面积，单位为m2；ΔT为传热温差，单位为K。

三、实验设备和材料1.换热器2.温度计3.流量计4.水泵5.电源6.水槽7.热交换介质8.计算机四、实验步骤1.准备工作(1)检查实验设备是否完好无损，如有损坏应及时修理；(2)检查实验室环境是否符合实验要求；(3)将实验设备接通电源并进行预热。

2.操作换热器(1)将加热介质进入传热侧管束，另一侧进入冷却水；(2)打开水泵，调节流量和温度，使达到稳定状态；(3)测量进出口流量和温度。

3.传热系数的测量和计算(1)根据实验数据计算出传热系数。

实验课程名称：计算机在材料科学与工程中的应用五、实验原始记录（程序设计类实验：包括原程序、输入数据、运行结果、实验过程发现的问题及解决方法等；分析与设计、软件工程类实验：编制分析与设计报告，要求用标准的绘图工具绘制文档中的图表。

系统实施部分要求记录核心处理的方法、技巧或程序段；其它实验：记录实验输入数据、处理模型、输出数据及结果分析）1、进入GANBIT软件主控画面，进行→→操作创建坐标网格图，如下图1所示：图1 坐标网格图2、由节点创建直线、圆弧边，并有线组成面后，确定边界线的内部节点分布。

然后进行→→操作创建结构化网格，如下图2所示：3、进入FIUENT软件中，建立求解模型、设置流体属性、设置边界条件后，求解点击Solver →Iterate进行300次迭代后得到出口界面上的平均温度变化曲线，再进行200次迭代运算后，监视器曲线为一条直线，说明出口处平均温度已经达到稳定状态，如下图3所示。

4、显示实验结果。

在进行Display →Contours操作后，分别得到速度分布图，如下图4；温度分布图，如下图5；温度等值曲线图，如下图6；速度矢量图，如下图7；混合器内等压线图，如下图8；混合器内速度水头等值线图，如下图9。

在进行Plot →XY Plot操作后，得到出流口截面上温度、压力、速度分布图，分别如下图10、图11、图12所示。

图2 换热器的网格图图3 出口平均温度变化曲线（左为300次后，右为再200次后）图4 速度分布图图5 温度分布图图6 温度等值曲线图图7 速度矢量图图8 混合器内等压线图图9 混合器内速度水头等值线图图10 出流口截面上温度分布图图11 出流口截面上速度分布图图12 出流口截面上压力分布图5、利用二阶离散化方法重新计算得到混合器内温度分布图，如下图13所示。

图13 二阶离散化法得到混合器内温度分布图上图13与图5比较，可以看出温度分布得到较好的改善，说明使用二阶离散化方法计算结果更合理。

管壳式换热器流场温度模拟管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等领域。

其工作原理是利用管内的传热介质与管外的流体进行热交换，从而实现热能的传递。

在实际工作中，为了提高换热器的换热效率和安全性，需要对其进行流场温度模拟，以便更好地了解其工作状态和性能特点。

管壳式换热器由壳体、管束和端盖等组成，其内部流体循环方式多样，液态流体和气态流体均可作为传热介质。

在进行流场温度模拟时，首先需要对换热器的几何结构和材料特性进行建模，然后采用数值模拟方法求解流体流动和传热方程，最终得到换热器内部和外部的温度分布情况。

换热器内部流场温度模拟主要包括管束内流体的流动和传热过程。

管束中的流体流动方式可以是对流、层流或湍流，传热方式可以是对流传热、对流辐射传热等。

针对不同的流体流动模式和传热方式，需要采用不同的数值模拟方法和边界条件，以准确反映管束内部流体的温度分布情况。

还需考虑管束的受热面积、传热系数、流体流速等因素对流场温度分布的影响，从而得出最优的工作参数和操作条件。

除了管束内部流体的温度模拟外，管壳式换热器外部流场温度模拟也是十分重要的。

在换热器的壳体外部，通常与环境空气进行热交换，通过对换热器外部流场的温度模拟，可以评估换热器的散热效果和耐高温环境能力。

特别是对于工作在高温环境下的换热器，外部流场温度模拟可以帮助工程师设计合理的散热结构和降温措施，确保换热器在高温条件下仍然能够正常工作。

为了更好地进行管壳式换热器流场温度模拟，工程师通常会采用计算流体力学（CFD）软件进行数值模拟。

通过CFD软件，工程师可以建立换热器的三维数值模型，设定流体流动和传热的边界条件，然后求解流动方程和传热方程，最终得到换热器内外的温度分布情况。

在进行CFD数值模拟时，需要考虑流动的稳定性、网格的划分精度、边界条件的合理性等因素，以保证模拟结果的准确性和可靠性。

管壳式换热器流场温度模拟是一项复杂而重要的工作，它为换热器的设计优化和性能评估提供了重要的技术支持。

实验十冷热水混合器内的流动与热交换模拟一、实验目的（1）熟悉Gambit和Fluent的用户界面和操作；（2）学会使用Gambit建模和划分网格；（3）学会使用Fluent求解器进行求解，并显示计算结果二、实验原理一个冷热水混合器的内部流动与热量交换问题。

混合器的长宽均为20cm，，上部带3cm的圆角，温度为T=350K的热水自上部的热水管嘴流入，与下部右侧的管嘴流入的温度为290K的冷水再混合器内进行热量与动量交换后，自下部左侧的小管嘴流出。

三、实验步骤1利用Gambit建立计算模型步骤1：启动Gambit 软件并建立新文件启动Gambit并且建立一个新的项目文件，文件名：mixer.dbs（2）选择求解器用菜单命令Solver: FLUENT5/6选择求解器为Fluent6.步骤2：创建几何图形（3）创建坐标网格按照下图1~5创建坐标网格，先创建X坐标的网格，在第3步选择X，完成4、5步骤后，再重复1~5步骤，在第3步选择Y，最终得到XY从-10到10的坐标网格。

发现工作区的网格显示不完全，我们可以按右下角的工具按钮，使工作区调整至显示出整个网格。

（4）确定不同类型边界的交点和圆弧中心点Ctrl+鼠标右键，在坐标网格上如上图所示，创建出所需要的各点。

（5）复制点除了以上各点之外，每个小管嘴还需要外侧的2个点，我们可以通过点的复制来创建各个小管嘴外侧的点。

按照下图1~5的步骤，执行完第4步时，用Shift+鼠标左键选上所要复制的两个点，在第6步输入点要复制到的位置，上部管嘴外侧的点是原来点Y方向上+3的位置。

重复1~5步骤，创建下侧的两个小管嘴外侧的点，下侧小管嘴复制到在原来点Y方向上移动-3的位置。

复制完毕之后按按右下角的按钮，使工作区调整至显示整个网格如下：（5）隐藏坐标网格显示按照下图1~4将坐标网格线隐藏，以便于后面的操作。

（6）由点创建直线和圆弧线按照下图1~4步骤创建出一条直线，第3步Shift+鼠标左键，选中直线两段的点重复1~4步骤，创建出其他所需要的直线，最终结果如下图。

波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟研究的开题报告一、研究背景与意义波纹翅片管换热器是目前工业上常用的换热设备之一，其具有较高的传热效率、强化传热和抗污染能力等优点。

空气侧是波纹翅片管换热器的主要传热部分，其流动换热特性直接影响换热器的整个传热效果。

因此，深入研究波纹翅片管换热器空气侧的流动换热特性，对于提高换热器的传热效率和优化其结构设计具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在通过数值模拟的方法，研究波纹翅片管换热器空气侧的流动换热特性。

具体研究内容如下：1. 建立波纹翅片管换热器的数值模型，采用计算流体力学（CFD）方法对其空气侧流动换热特性进行模拟分析。

2. 探究不同波纹翅片管换热器结构参数（如波纹角度、翅片高度、翅片密度等）和操作参数（如风速、进口温度等）对空气侧流动换热特性的影响，得出其最佳设计参数及工作条件。

3. 对比分析波纹翅片管换热器和其他换热器的流动换热特性，探究其相对优势和不足，为今后的换热器研发提供参考。

三、研究方法和技术路线本研究采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，使用ANSYS Fluent软件建立波纹翅片管换热器的三维实体模型，通过设置不同的边界条件和物理模型，对其流动换热特性进行模拟分析。

研究技术路线如下：1. 建立波纹翅片管换热器的三维实体模型，包括几何结构和材料参数等相关信息。

2. 进行网格划分和质量控制，确定合适的网格密度和尺寸。

3. 设定边界条件和物理模型，包括入口边界条件、出口边界条件、气体运动模型、传热模型等。

4. 进行仿真计算，得到波纹翅片管换热器的流动场和传热场的分布情况。

5. 对模拟结果进行分析和评估，探究不同参数对流动换热特性的影响，得出最佳设计参数和工作条件。

6. 对比分析波纹翅片管换热器和其他换热器的流动换热特性，并对其相对优势和不足进行讨论。

四、预期成果1. 建立波纹翅片管换热器的数值模型，实现对其空气侧流动换热特性的精细化模拟。

科技风2017年10月上4机械化工_________________________D O I：10.19392/j.c n k i.1671-7341.201719107管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟研究吴昊鹏四平市热交换产品质量监督检验中心（国家热交换产品质量监督检验中心）吉林四平136000摘要：本次研究中，笔者通过A N SYS N X8.5建模软件建立了全流路管壳式换热器流动与传热模型，模型与实际换热器的尺 寸相适应，利用A N SYS F lu en t18.1数值模拟软件对管壳式换热器壳程流体流动与传热进行数值模拟计算，通过数值模拟计算得到 速度矢量、温度场、压力场等信息，并对这些信息进加以分析来探索流道中流体的流动与传热规律。

关键词：管壳式换热器；壳程流体;数值模拟；流动与传热传统的单弓形折流板管壳式换热器在石油、化工等领域中的使用占据主导地位，单弓形折流板管壳式换热器占整个换热器数量的70@，其具有许多优点，如结构可靠、设计与制造简单、耐高温高压、适应性强、处理清洗方便等，这些优点在产业节能上发挥了很重要的作用，但是随着时代的发展，传统的单弓形折流板管壳式换热器传热性差、流动阻力损失大等缺点的存在使其已经不能满足新的节能减排形势。

随着计算机技术和C F D的发展，数值模拟计算分析已经成为换热器的研究与设计的重要手段，因此，本文采用数值模拟的方法对管壳式换热器壳程流体流动与传热数值进行研究。

1几何模型构建与工艺条件本文研究对象采用的是单弓形折流板管壳式换热器模型，它的几何结构如图1所示，模型的主要参数如下:壳体（15 m mX6.5 m m X1012 m m;换热管 19 m m X(12 m m X3 m m;导流筒(92 m m x1m m x120 m m*折流板直径、间距和数目：（100 m mX100 m m x5 m m;壳程接管（32 m m x2. 5 m m;折流板圆缺比例25@ ;管程介质为饱和水蒸气，壳程介质为冷却水。

管内强制对流换热仿真实验管内强制对流换热仿真实验是一种用于研究流体在管道内的传热过程的实验方法。

通过对流体在管道内的温度分布、传热系数等参数进行测量和分析，可以得到流体在管道内的传热性能，进而优化管道设计和改进传热设备。

一、实验目的管内强制对流换热仿真实验的主要目的是探究流体在管道内的传热特性，包括温度分布、传热系数等参数。

通过这些参数的测量和分析，可以了解不同条件下流体在管道内的传热情况，并进一步优化传热设备和提高能源利用效率。

二、实验原理1. 对流换热原理：对流换热是指通过流体与固体表面接触，通过对流传递能量而实现的换热过程。

其换热机理主要包括对流传导和对流辐射两种方式。

2. 管内强制对流换热：在管道内部加入了强制循环装置，通过外部力使得液体或气体在管道中产生强制循环，从而增加了对流传递能量的效率。

三、实验装置1. 管道：选择合适的管道材料，如金属或塑料，根据实验需求确定管道的直径和长度。

2. 流体介质：选择合适的流体介质，如水或空气，并控制其流量和温度。

3. 强制循环装置：通过泵或风机等外部力源，使得流体在管道内产生强制循环，增加对流传热效果。

4. 传感器：安装在管道内不同位置的温度传感器，用于测量温度分布。

5. 数据采集系统：用于实时采集和记录传感器测量到的温度数据。

四、实验步骤1. 准备工作：确定实验所需材料和设备，并进行检查和准备。

确保所有设备安全可靠，并进行必要的校准和调试。

2. 实验参数设定：根据实验需求，设置流体介质的流量、温度等参数，并确保其稳定性。

同时设置强制循环装置的运行状态。

3. 实验数据采集：启动数据采集系统，并确保传感器能够准确测量到不同位置处的温度数据。

进行实验期间的数据记录和存储。

4. 实验数据分析：根据采集到的温度数据，计算并分析流体在管道内的温度分布、传热系数等参数。

可以借助计算机软件进行数据处理和分析。

5. 结果评估与优化：根据实验结果，评估流体在管道内的传热性能，并针对不同情况进行优化和改进。

关于换热器交叉管束周期性流动换热模拟分析作者：韩剑来源：《城市建设理论研究》2013年第22期摘要：换热器作为热量交换实现加热和冷却的通用设备，在能源的有效利用中起着关键的作用。

目前换热器中的圆管是承压能力强而且易于加工的常用种类之一。

本文着重研究管道交叉流状况下的换热情况。

通过建立二维周期性的热流量模型，并对其进行CFD模拟，说明了如何建立模型，求解管道周期性流动的相关传热问题，得到了管道外侧流体换热时的温度场、流速场以及压力场，清晰的显示出换热时外侧的边界层情况，直观展现其换热过程。

关键词：CFD模拟管道周期性流动与换热压力温度流速边界层中图分类号：TE832文献标识码： A 文章编号：0引言许多工业应用如在锅炉生产蒸汽或空调盘管中的空气冷却，都可以建二维周期性的热流量模型。

建模的系统是一系列的在某一温度流体管子，交叉流于不同温度下的第二种流体中。

两种流体都是水，并且流动为稳定层流，雷诺数约100。

质量流量的横向流是已知的，该模型是用来预测由于热交换引起的流场和温度场的。

由于系统中管道的几何对称性和管内流体的周期性流动，只对几何的一部分将应用FLUENT做模拟，并具有对称性地应用于外边界。

由此可以组成对称的周期网格模块。

入口的边界将被重新定义为一个周期性的区域，流出边界定义为它的影子。

1问题描述该问题的示意图如下图所示。

管束由均匀间隔的直径为1厘米的管组成，这是交错的交叉流动。

在x方向管子的中心距是2厘米，在y方向1厘米。

管子有1米的深度。

图1管道的几何图示由于管束的几何对称性,只需对一部分进行模拟。

一个质量流率为0.05kg/ s应用于入口边界的周期性模块。

管壁的温度(Twall)是400 K，管外流动水(T∞)是300 K . 水的性能如图中标示。

2.数学模型针对稳态，不可压缩，常物性条件，直角坐标系下水流经管道外侧的流动与传热问题的控制方程组为：（1）（2）（3）式中： u, v, w分别为x, y, z 方向的速度；p为压力；t 为温度；ρ、μ、cp、k分别为空气密度、动力粘度、比热和导热系数。

管壳式换热器壳程流动与换热数值模拟发表时间：2019-05-30T16:57:06.610Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：吴林陈臣[导读] 通过合理简化，建立管壳式换热器的实体模型，利用计算流体力学软件Fluent对换热器内部壳程流体流动与换热进行数值模拟，得到壳程流体流动的温度场、速度场、压降分布图等。

根据模拟结果，深入认识换热器内部壳程流体流动情况。

南京天华化学工程有限公司江苏南京 211178摘要：通过合理简化，建立管壳式换热器的实体模型，利用计算流体力学软件Fluent对换热器内部壳程流体流动与换热进行数值模拟，得到壳程流体流动的温度场、速度场、压降分布图等。

根据模拟结果，深入认识换热器内部壳程流体流动情况。

关键词：管壳式换热器；Fluent；数值模拟Abstract：Through reasonable simplification，the solid model of shell-and-tube heat exchanger is established，and the shell-side flow and heat transfer in heat exchanger are simulated by CFD software Fluent. The temperature field，velocity field and pressure drop distribution of shell-side fluid flow are obtained. According to the simulation results，the fluid flow in shell side of heat exchanger is deeply understood.Key words：Shell-and-tube heat exchanger Fluent numerical simulation换热器作为一种在石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等行业使用的通用设备，在生产中占有重要地位。

最新热管换热器实验实验报告实验目的：1. 研究热管换热器的工作原理及其性能特点。

2. 通过实验测定热管换热器的传热效率。

3. 分析影响热管换热器性能的因素。

实验设备和材料：1. 热管换热器样品。

2. 恒温水浴。

3. 温度传感器及数据采集系统。

4. 流量计。

5. 热绝缘材料。

6. 电源及加热器。

实验步骤：1. 准备实验设备，确保所有仪器正常工作。

2. 将热管换热器安装在测试台上，并用热绝缘材料包裹，以减少环境影响。

3. 连接数据采集系统至温度传感器，确保数据准确记录。

4. 设置恒温水浴，调整水温至预定值。

5. 开启加热器，使热管换热器达到稳定工作状态。

6. 调节流量计，控制冷却水的流速。

7. 记录不同工况下的热管表面温度、冷却水进出口温度以及加热器的功率。

8. 改变冷却水的流速和加热器的功率，重复步骤6和7，获取多组数据。

9. 实验结束后，关闭所有设备，并对设备进行清理。

实验数据与分析：1. 列出实验中收集的所有数据，包括热管表面温度、冷却水进出口温度、加热器功率等。

2. 利用公式计算热管换热器的传热量和传热效率。

3. 绘制温度变化曲线和传热效率曲线，分析不同流速和加热功率对热管性能的影响。

4. 通过对比理论值和实验值，评估热管换热器的实际工作性能。

结论：1. 总结热管换热器的传热特性和效率。

2. 根据实验数据分析影响热管换热器性能的主要因素。

3. 提出改进热管换热器设计和操作的建议，以提高其传热效率和稳定性。

建议：1. 对于未来的实验，建议增加更多变量的测试，如热管长度、材料类型等，以获得更全面的数据。

2. 考虑使用更先进的测量技术，以提高数据的精确度和可靠性。

3. 推荐对热管换热器在不同工况下的性能进行长期跟踪，以评估其耐久性和稳定性。