数值模拟分析同轴径向热管换热器壳程流场特性

本文主要探讨了"同轴径向热管换热器壳程流场数值模拟"这一主题，针对工业烟气余热回收中的换热效率提升问题，同轴径向热管因其高导热性能、等温性以及紧凑结构而成为关注焦点。传统的换热器通过增强对流换热和减少流动阻力来提高整体效能，但热管换热器的相变过程使得直接数值模拟变得复杂。 研究者们为解决这个问题，引用了Patankar和Spalding的分布阻力理论以及多孔介质模型，这是一种将复杂热管换热器视为孔隙率分布的策略。王定标的团队进一步发展了紧凑换热器的多孔模型，明确了构建该模型的基本原则和方法。这些理论和方法成功地应用于壳管式热管换热器的数值模拟，为优化设计提供了可靠的数学工具。 本文作者，毛建丰和涂福炳，基于上述模型和方法，对同轴径向热管换热器的壳程进行了详尽的数值模拟。他们发现，随着入口烟气速度的增加，换热器的阻力损失和压降都会显著增大，而且这种增大的趋势并非线性，而是速度依赖性更强，压降增加的速率随速度的提升而加快。这一发现对于理解换热器的工作特性、优化设计参数以及预测实际运行中的性能具有重要意义。 研究结果还揭示了壳程静压沿烟气流动方向的分布特征，即呈现出明显的线性变化，这有助于工程师在设计过程中更好地控制和平衡压力分布，确保换热器的稳定运行。这项工作为同轴径向热管换热器的高效应用提供了深入的理论支持，为提高其在工业领域的实际效能奠定了坚实的基础。