某管壳式换热器内管壁温度场的模拟分析开题报告

1. 研究目的与意义

随着能源价格的不断攀升和环境污染的加剧，如何应对能源短缺和环境污染成为当今世界面临的两大难题。减小能量在传递过程中的不可逆耗散，提高能量的利用率，是减少能源的需求和传统化石燃料对环境污染的重要措施。作为热量传递的通用设备，换热器广泛应用于高能耗行业，换热器内管壁流体流动和传热的细观规律的改善以及进一步的结构优化提供直观、可靠的依据,对于新型结构的换热器开发及其性能预估和性能改进, 在理论和工程应用方面均具有参考价值。

2. 国内外研究现状分析

迄今为止，国内外对管壳式换热器的强化传热技术的研究取得了丰硕的成果。有关管壳式换热器的温度场研究,目前大多数文献集中于研究管板的温度场及所产生温差应力,以及由此导致的结构强度等问题,通常利用ansys大型商用软件进行管壳式换热器管板结构的温度场研究,采用简化的三维实体模型较多,一般利用已知的平均温度或利用已知的换热(膜)系数对几何结构模型加载,而这些已知条件通常来源于手册提供的数据或者经验数据,并非来源于严格的换热器流体力学与传热的数值计算,因此是产生结果计算偏差的主要原因之一。

换热器中的热传递包括换热管与管内外流体的对流换热和换热管的导热。为了避免采用定壁温假设的方法而忽视了对管内传热的影响,所以以常用的管壳式换热器作为重点研究对象,采用软件建立管壳式换热器管程和壳程流场三维参数化实体模型,对换热器的流场。

1、国内研究现状

3. 研究的基本内容与计划

以某种典型换热器为例，采用计算流体力学模拟软件模拟分析在设备运行中，管壁温度场特征。

根据模拟结果，分析各种流型下，管壁温度场的分布特征，获得各向温度的变化规律等，给出比较合理的流型建议。

计划：上学期17-18周，开题报告。1-4周，通过ansys软件对内管壁温度进行模拟测量。4-8周根据模拟结果，对温度场进行分析。9-12周，得出实验结论。13-16周，论文撰写。17周，论文答辩。

4. 研究创新点

利用Ansys软件对管壳式换热器内管壁温度场进行综合分析，根据各种流型下，内管壁温度场的分布规律，获得各向温度的变化规律，给出比较合理的流型建议。