折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

    基于多孔介质与分布阻力的概念，采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟，模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高，存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案，即在增加折流板缺口高度的同时，再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点 而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。
    单弓形折流板换热器广泛应用在能源、动力、核能、石油、冶金、制冷、化工等工程领域，但是这种传统换热器在折流板的迎风及背风面都存在着较大的涡流死区，而且这些大尺度涡流并非产生在传热界面上，对传热强化无显著的作用，对流体的输送功的有效利用极为不利，使得传统的单弓形折流板管壳式换热器传热效率低且阻力损失大，所以提高单弓形折流板换热器的传热效率，减小其能量损失具有十分重大的工程意义。随着计算机及CFD技术的发展，数值模拟技术成为新型高效换热器设计的得力工具。