套管换热器换热性能仿真及实验研究.pdfVIP

第32卷 第02期 计 算 机 仿 真 2015年O2月 文章编号：1006—9348(2015)02—0256—05 套管换热器换热性能仿真及实验研究 陈 淮，甘学辉 (东华大学机械工程学院，上海 201620) 摘要：在换热器性能评估平台优化设计的研究中，为了描述套管换热器在热流体动态输入温度下的换热行为，研究其温度分 布变化规律，在综合考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、中间墙体的金属蓄热以及流体沿径向导热对出口温度瞬态响 应的影响的基础上，提出了以墙体侧蓄热量为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型，得到了在热流体动态输入温度下 的换热器温度响应曲线以及换热系数的分布曲线 ，最后设计了换热器动态仿真平台，对仿真结果进行对比分析，结果表明墙 体侧温度模型预测值和实验值数据吻合较好．最大相对误差在9％范围内，其仿真模型符合换热器的换热特性，说明上述简 化模型对套管换热器相变换热的研究有较好的参考作用。 关键词：套管换热器；动态仿真；换热；数值解 中图分类号：TP391．9 文献标识码 ：B SimulationandExperimentStudyonPerformance ofDouble——PipeHeatExchanger CHEN Huai．GAN Xue—hui (CollegeofMechanicEngineering，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China) ABSTRACT：Inordertopredictthedynamicpropertiesofdouble—pipeheatexchangercorrectly，thedimensionless dynamicsimulationmathematicmodelingisestablishedbasedonthereasonablehypothesis．Theinfluenceoftheheat conductiondispersion，heatstorage and heatconduction offluid passesin the longitudinaldirection on theexit temperature’Stransientresponsearetaken intoaccount．BasedonthenumericalcomputationofMatlab，byusingthe solutionsofODE equations，theresponsechartofexittemperatureatthedisturbanceofrfequencyisobtained．And thenanexperimentsystem isestablishedtovalidatethemodel，theresultsshow thatthesimulationvaluesareina— greementwiththeexperimentalobservations．andthemaximum relativeenorislessthan9％ ． KEYW ORDS：Double—pipe；Dynamicsimulation；heatexchanger；Numericalsolution 系数 U，换热效率，以及稳态的换热单元数 NTU，而本文通过 1 引言 描述套管换热器在热流体动态输入温度下的温度分布变化 换热器是工业生产系统中最常用的设备之一，对于其控 规律 ，从而来反映主要的换热性能指标。其难点主要在于在 制系统的设计，通常仅凭经验预估的动态参数作为依据 ，而