管壳式换热器污垢热阻分析及数值模拟研究
2021-05-12林冠堂易天坤陈建勋杨宁祥
重庆理工大学学报(自然科学) 2021年4期
关键词:模型
林冠堂,黄 思,易天坤,陈建勋,杨宁祥
(1.广东省特种设备检测研究院珠海检测院,广东珠海 519002;2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510641)
换热器是工业生产中常用的过程设备[1],在操作中常遇到因污垢引起的失效问题。污垢所产生热阻降低了换热器的换热效率,还会造成换热管堵塞等严重问题[2]。
近年来,国内外学者为此相继开展了污垢热阻影响换热器传热性能的研究。在理论分析方面,吴双应等[3]研究了介质流量、物性以及污垢导热系数对临界污垢层厚度的影响;Oclon等[4]研究了硅酸盐水垢对换热器换热性能和结构应力的影响。在数值计算方面,Ozden等[5]利用Fluent软件对乳制品在换热管内结垢问题进行了数值模拟;Owen等[6]编制了有限差分程序以预测换热器管表面非均匀结垢对传热性能的影响;刘洋[7]基于多孔介质模型和有限元法,提出了一种污垢等效导热系数的计算方法;冯路等[8-9]分别建立了管壳式换热器三维的简化模型对传热过程进行了数值模拟,得知结垢侧进出口压降增加,换热性能降低;张宁等[10]研究了颗粒污垢剥蚀模型,并使用Fluent软件模拟了二氧化硅颗粒在圆管内的沉积过程。在实测研究方面,Maddahi等[11]采用测量分析确定换热器中硫酸钙的结垢成分;Fguiri等[12]评估了换热器污垢和总传热系数的关系,并与常用的预测模型进行了比较;李素芳等[13]研究CaCO3析晶污垢在不锈钢管内结垢特性及其对传热的影响;刘志斌等[14]分析了热泵系统操作参数与管内污垢生长和对流换热的关系;……
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