田 华，张 钊，陈天宇，舒歌群

管排换热器碳烟颗粒沉积分布特性的数值模拟

田 华，张 钊，陈天宇，舒歌群

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)

烟气换热器是内燃机余热回收系统中重要的组成部分，而内燃机排气中的碳烟颗粒会沉积在烟气换热器表面，形成的沉积层具有很低的导热系数，这种沉积现象会降低换热器传热效率，增加系统的运行成本和维护费用，同时给换热器设计带来较大的不确定性．目前针对内燃机排气碳烟颗粒沉积相关的研究大多关注于颗粒在换热器上的沉积总量变化，对于碳烟颗粒在换热面上沉积分布的研究较为匮乏，而沉积分布研究可以直观地体现出颗粒沉积集中的区域，从而更有针对性地指导换热器结构优化．为探究碳烟颗粒在管排换热器中的沉积分布情况，在FLUENT离散相模型的基础上，利用用户自定义函数(user-defined functions，UDFs)，建立了考虑颗粒黏附和反弹行为的碳烟颗粒沉积数值模型，研究了不同流速与粒径下的颗粒沉积分布，并针对沉积分布情况探究了纵向管间距对颗粒沉积率的影响．结果表明：由于第3排管相较于前两排管的管后尾流区形成更加充分，同一条件下第3排管处的沉积率最大，沉积占比最高达57.8%；颗粒在换热管表面的沉积位置主要集中在第1排的管前滞止区附近和各排的管后尾流区附近，即颗粒速度较小且与换热表面碰撞几率较大的区域；综合考虑沉积和换热压降性能，在不同流速下纵向管间距与管径之比为1.75时为最优．