鞠彩霞，李凤刚，郑奉斌，董凯

(枣庄学院 化学化工与材料科学学院，山东 枣庄 277160)

1 绪论

管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器.这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢；但传热系数低、占地面积大，广泛应用于化工、炼油、动力、轻功、食品、原子能等各个领域，是目前应用最广泛的类型[1-5].

近年来计算流体力学(CFD)软件在分析实际的工程问题中有广泛的应用，其中FLUENT 软件是计算流体力学问题的常用软件，目前应用FLUENT软件模拟管壳式换热器的内部流场流动有了较快的发展[6,7].利用FLUENT软件模拟管壳式换热器的内部流体流动情况，得出温度场、压力场、速度场分布，实现了计算结果的可视化，对换热器的优化提供了参考，具有重要的指导意义[8-10].

2 管壳式换热器的模拟

2.1 建立模型

根据换热器的结构参数，如表1所示，在Gambit中建立模型，换热管的排列方式为正三角形排列.设置边界类型，选择步长为3，其他设置保持默认，生成换热器网格，输出网格文件.

表1 换热器结构参数

2.2 求解计算及分析

将输出的网格导入FLUENT中的3D求解器进行求解计算，设置标准k-ε湍流模型，入口速度分别为0.01m/s、0.05m/s、0.1m/s、0.15m/s、0.5m/s、1m/s下求解计算，得到不同速度下换热器温度场、速度矢量分布，其计算结果如图1和图2所示.

图1 不同速度下换热器的温度场分布图

图1为换热器壳程的温度场分布图，图的左侧表示温度的大小，颜色越浅温度越高，随着换热器壳体……