闫绍峰，赵宇航，高清洪，都业宽

(辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001)

换热设备是石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等工业中普遍应用的工艺设备，用来实现热量的传递，使热量由高温流体传递给低温流体。随着经济的发展，各种不同型式的换热器大量涌现，笔者在满足设计要求的前提下，运用FLUENT软件对不同速度下的流体进行数值模拟分析，为换热器的设计和优化提供一定的数据依据。

1 设计参数与内容

1.1 设计参数

表1 设计参数

1.2 设计内容

(1)设计方案的确定。换热器型式的选择、流程的选择、流速的选择、壳体与换热管材料的选择、换热管规格和排列方式、支座结构选型、法兰结构选型和封头结构选型。

(2)工艺设计计算。计算流体流量、确定换热系数、确定换热管管数、核算管程与壳程的压力降和核算总换热系数等。

(3)机械设计计算。筒体壁厚的计算、管箱壁厚的计算、封头壁厚的计算、开孔补强的计算、法兰强度的校核、支座强度的校核、管板的计算及校核和安全阀的计算与选用等。

2 设计结果

依据设计方案以及工艺设计计算和机械设计计算，运用CAXA软件绘制出塔釜换热器的装配图(图 1)和主要零部件图(图 2)。

图1 塔釜换热器装配图

图2 塔釜换热器主要零部件图

3 数值模拟及分析

换热器壳体进口速度分别为1m/s、4m/s和7m/s时，内部流场温度云如图3所示。从3个图中可以明显看出，换热器内部流场整体温度分布极其不均匀，温度沿换热器内部流体走向逐渐升高。……