【摘要】：

　　目前管壳式换热器普遍的设计计算方法是根据管壳程进出口平均温度确定物性,估算传热系数。对于发生相变传热的换热器,该方法的计算结果可能会偏离实际情况,因此有必要将换热器传热模型分段,研究其微段传热机理;多管程换热器的热力计算一般采用温度校正系数F=f(p,R)来校正对数平均温差,该方法同样不适用于分段计算。另外,在传热过程中,多管程换热器的后几个管程很容易出现温度交叉,无法继续进行计算,从而无法获得此时换热器内的真实传热情况。故本课题针对以上问题,从传热机理分析、分段数值算法研究以及程序编制和校核三方面深入研究横掠式换热器及螺旋折流板换热器内管壳程各微段传热特性:(1)传热机理分析:研究换热管内沸腾传热和冷凝传热机理,总结管内沸腾临界点计算方法和管内外传热及压降模型,提出适于分段计算的传热机理判据。(2)数值算法研究:将换热器内传热模型分段,建立一维静态传热控制方程。基于微分法,建立管壳侧壁面导热传热模型。分别针对横掠式和螺旋折流板式换热器建立整体迭代微分传热模型,并针对多管程换热器温度交叉的问题进行了研究。(3)程序编制和校核:根据数值算法通过Fortran 95语言编制横掠式及螺旋折流板式换热器程序。将程序计算的横掠换热结果与HTRI软件计算结果对比进行校核分析,将螺旋折流板换热结果与工程数据对比进行校核分析。本文研究的多管程分段算法是通过迭代计算使管程转向处温度收敛从而得到换热结果,故不需要对对数平均温差进行F因子校正。可以在温度交叉后自动判断传热方向进行修正计算,运算完成后可以得到换热器内管壳程沿程方向各微段的传热数据。程序计算结果与HTRI软件计算结果及工程数据的相对误差分别在9%和13%以内,具有较高的准确性,且为工程上换热器的设计和优化提供了详细的数据支撑。

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