3种强化传热炉管流动和传热特性数值模拟研究.pdf

石 油 化 工 2011年第40卷第 7期 PETROCHEM ICAL TECHNOLOGY ·743 · 3种强化传热炉管的流动和传热特性的 数值模拟研究 袁霞光 (中国石油化工股份有限公司 科技开发部，北京 100728) [摘要]利用数值模拟方法对梅花管、MERT管和扭曲片管3种强化传热炉管进行了流动和传热特性的研究。采用RNGk一8湍 流模型求解了动量方程和能量方程 ，给出了3种强化传热炉管的流动和传热特性，包括速度场、湍动强度场和温度场的分布；计算 了3种强化传热炉管的压降、摩擦系数、努塞尔数 (Nu)和强化传热综合因子。研究结果表明，梅花管主体为活塞流，MERT管和 扭曲片管为旋转流；管内湍动强度在强化传热构件附近相对较大；管内流体温度场比较均匀。由强化传热元件产生的压降和摩擦 系数的大小顺序为：MERT管 梅花管 扭曲片管；Nu的大小顺序为：MERT管 梅花管 扭曲片管 ；强化传热效果的优劣顺序 为：扭曲片管 梅花管 MERT管。 [关键词]数值模拟；管式裂解炉；流场；温度场；强化传热炉管；乙烯 [文章编号]1000—8144(2011)07—0743—06 [中图分类号]TQ221．2 [文献标识码]A NumericalSimulatiOnOfFlow andHeatCharactersof ThreeStrengthenedHeatTransferTubes YuanXiaguang (ScientificDevelopmentDepart，SINOPEC，Beijing100728，China) [Abstract]Theflowandheattransfercharactersofplumblossom—shapetube(PBT)，mixingelement radianttube(MERT)andswirlingelementofradianttube(SERT)，whichwereusedincracking furnacesforethyleneproduction，were studiedbynumericalsimulation．Themomentum and energy equationsweresolvedusingRNG 足一 turbulentflow mode1．Theflow andheattransferchraactersof thethree strengthened heattransfertubes，namely the velocity field，the turbulentflow field，the temperaturefield，thepressuredrop，thefrictionalcoefficient，theNusseltnumber(Nu)andthe comprehensivefactorofrstrengthenedheatrtna sfer，werepresentedorcalculated．Theresultsshowed thatthemainflow patterninPBTwasplugflow whilehteflow patternsinMERT na dSERTwereswirl flows，andtheturbulenceintensitynera thesrtengthenedheatrtansfercomponentswasobviousbig．It wasshowedthathteordersofboththepressuredropsandthefrictioncoeffi cientswereMERT PBT SERT．Itwasalsoindicatedthat