吴辉 王子繁

摘 要：针对冷却器普遍具有的密封性差、压力受限、不耐高温以及易堵塞等缺点，进行乙醇冷却器的设计及优化分析。在本次设计中，首先，根据设计要求计算并确定冷却器的各项数据;其次，根据计算结果设计冷却器，使冷却器更符合使用要求与规范，方便应用于工业生产;再次，根据已经设计好的冷却器在Gambit软件中建模，将几何模型导入Fluent软件中施加边界条件;最后，对所设计的乙醇冷却器进行CFD建模，在ANSYS软件中得到温度、速度和压力的分布结果，并进行优化分析。

关键词：乙醇;冷却器;CFD

乙醇作为一种可再生液体燃料，在提高汽油辛烷值、增加汽油含氧量、减少汽车尾气中有害物质的排放方面有明显的优势，现已成为全球消费量最大的生物燃料，拥有巨大的市场潜力[1]。

冷却器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的冷却设备，随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋紧张，世界各国已高度重视石油化工深度加工和能源的综合利用，冷却器的设计面临新的挑战[2-3]。

1 几何建模及网格划分

本设计选用列管式冷却器，热流体选择乙醇溶液，冷流体为水。冷却器中的冷却水走管程，热流体出口温度为       40 ℃、进口温度为65 ℃，冷流体出口温度为30 ℃、进口温度为25 ℃，冷热流体工作表压均为0.1 MPa。流速对整个管热过程影响较大，增大流速可以增大对流给热系数，降低管道的污垢热阻，增大总传热系数，减小传热面积;但流速过大会增加流体的阻力，所以本次设计中流速均较小。……