刘红姣,黄剑川,路 平,晋 梅

(江汉大学 化学与环境工程学院 ,湖北 武汉 430056)

列管式换热器是石油化工、动力、冶金、制冷等行业广泛使用的热交换设备。换热器的管箱位于筒体的两端，其作用是把从进口管输送来的流体均匀分配到每根换热管，或是把从换热管内汇集起来的流体输送出去。在设计换热器时，一般假定从进口管输送来的流体经过管箱后均匀分配到每根换热管，但实际由于流通截面的突然变化，管箱内流体流动产生射流导致换热管内流体流速的差别较大，一方面会大大降低换热效率，一方面由于流速不同，管板上压力分布不均会导致管子与管板处发生冲蚀开裂，造成换热器泄露失效。现有文献中，如贺俊杰[1]、付磊[2]等多是对换热器壳程流场和温度场进行数值模拟研究，对于管程和管箱流场数值模拟研究不多，吴金星[3]研究了封闭锥形导流筒对管箱内流场和压力场的影响，刘红姣[4]研究了不同管箱直径、长度和流速下管箱内流场的分布情况。本文提出了三种不同半锥角的开式锥形导流筒结构，利用数值模拟的方法分析了不同导流筒对管箱流场和压力场的影响，模拟结果表明开式导流筒可以明显改善管箱内流场和压力场的分布。

1 物理模型与数值方法

1.1 几何模型与网格划分

本文以单管程标准椭圆封头换热器进口管箱为研究对象，其换热器封头管箱的主要结构参数见表1。

表1 管箱几何结构参数

封头管箱三维模型如图1所示，由于管箱填充后产生的接触面较多，以及模型本身所带有的厚度给边界条件的设置带来诸多不便。……