FLUENT模拟管壳式换热器：壳程特性影响因素分析

"管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究 (2012年)，作者廖国进和张军强，发表于《辽宁工业大学学报(自然科学版)》第32卷第3期，2012年6月。该研究利用FLUENT软件对管壳式换热器壳程进行三维数值模拟，探讨了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对壳程压降和出口温度的影响。" 这篇论文详细研究了管壳式换热器中壳程部分的流动和传热特性。管壳式换热器是工业中广泛应用的一种设备，它由管束和壳体组成，其中流体在管内或管外流动进行热交换。折流板在壳程中的作用是引导和增强流体的湍动，从而提高换热效率。 研究发现，折流板的数量直接影响壳程的压降和出口温度。增加折流板数目可以增加阻力，导致压降增大，同时由于流体与管壁的接触时间增长，出口温度也会随之升高。这是因为更多的折流板增加了流体的流动路径，使得流体与管壁有更多接触机会，从而加强了热量交换。 进口流速的变化也对壳程性能产生显著影响。当流速增加时，流体动能增大，导致壳程压降迅速上升，但同时，由于流体经过折流板时的湍动加剧，冷却效果增强，使得出口平均温度下降，然而这种温度下降并不显著。这表明提高流速虽然可以增强冷却效果，但会增加系统的压力损失。 此外，折流板缺口高度的调整也会影响壳程性能。增大缺口高度会降低壳程压降，因为流体通过缺口时的阻力减小，但同时，出口平均温度也会降低，因为减少了流体与折流板的碰撞次数，降低了湍动程度。然而，当缺口高度继续增大时，压降降低的趋势逐渐缓和，说明存在一个优化的高度以平衡压降和温度。 在相同的压降条件下，论文指出，通过增加折流板数目来提高出口温度相比改变进口流速或折流板缺口高度更为有效。这意味着在设计或优化管壳式换热器时，应优先考虑调整折流板配置，以达到最佳的热交换效果。 这项研究提供了关于管壳式换热器壳程设计的重要见解，对于理解流动和传热特性以及优化设备性能具有重要意义。在实际应用中，工程师可以根据这些发现调整设备参数，以实现高效、低能耗的热交换过程。