仿真热交换器
【流体】Fluent周期性流动换热仿真实例-翅片换热器精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）【流体】Fluent周期性流动换热仿真实例-翅片换热器案例描述：氨水在间断式翅片换热器的流动换热仿真。
由于在间断式翅片换热器中重复的几何单元多，这里取它的一个重复单元进行仿真分析即可，尺寸和边界条件见下图。
FLUENT 提供流向周期流的计算。
这种流动具有广泛的应用，如热交换管道以及通过水箱的管流。
在这些流动模式中，几何外形沿流动方向上具有重复性的特点，从而导致了周期性完全发展的流动。
这些周期性条件在足够的入口长度后就会形成，具体与雷诺数和几何外形有关。
周期性热传导的解策略：完成了周期性热传导常数壁面温度的用户输入之后，你就可以解决流动和热传导问题直至收敛。
最为有效的解决方法是首先解没有热传导的周期性流动，然后不改变流场来解热传导问题，具体步骤如下：1.在解控制面板中关闭能量方程选项。
菜单：Solve/Controls/Solution...。
2.解剩下的方程（连续性，动量以及湍流参数（可选））来获取收敛的周期性流动的流场解。
注意，当你在开始计算之前初始化流场时，请使用入口体积温度和壁面温度的平均值作为流场的初始温度。
3.回到解控制面板，关闭流动方程打开能量方程。
4.解能量方程直至收敛获取周期性温度场。
当同时考虑流动和热传导来解决周期性流动和热传导问题时，你就会发现上面所介绍的方法相当有效。
1、导入网格1.1 打开Fluent软件，选择2D求解器。
1.2 导入网格，网格源文件在文章底部有下载链接。
1.3 尺寸缩放。
在本案例的附件网格，需要点击Scale两次，如下图。
2、模型选择打开能量方程和湍流模型，其中，湍流模型设置如下。
3、材料在流体材料库中调出氨水ammonia-liquid (nh3)的物性。
4、计算域设置将计算域的材料设置为氨水。
5、边界条件5.1 翅片wall边界，包括wall-top和wall-bottom。
给定wall温度为350K，其余保持默认。
5.2 周期性边界，Periodic。
换热器单元仿真培训 操作说明书
换热器单元仿真培训操作说明书欧倍尔北京欧倍尔软件开发有限公司2012年11月地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：100085II-目录一、工艺流程简介 (1)1、工作原理........................................................................................................................................12、流程说明........................................................................................................................................1二、工艺卡片. (1)1、设备列表........................................................................................................................................12、现场阀门........................................................................................................................................23、仪表列表........................................................................................................................................24、工艺参数........................................................................................................................................3三、复杂控制说明......................................................................................................................................3四、控制规程. (4)1、正常开车 (4)（1）开车前准备.........................................................................................................................4（2）启动冷物流进料泵.............................................................................................................4（3）冷物流进料.........................................................................................................................4（4）启动热物流入口泵.............................................................................................................4（5）热物流进料.........................................................................................................................42、正常运行. (4)（1）正常工况操作参数.............................................................................................................4（2）备用泵的切换.....................................................................................................................53、正常停车. (5)（1）停热物流进料泵.................................................................................................................5（2）停热物流进料.....................................................................................................................5（3）停冷物流进料泵.................................................................................................................5（4）停冷物流进料 (5)地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：100085III-（5）E101管程、壳程泄液.........................................................................................................54、事故处理. (6)（1）FV101阀卡...........................................................................................................................6（2）P101A 泵坏...........................................................................................................................6（3）P102A 泵坏...........................................................................................................................6（4）TV102A 阀卡.........................................................................................................................6（5）TV102B 阀卡.........................................................................................................................7（6）换热器管堵.........................................................................................................................7（7）换热器结垢严重.. (7)五、PID图....................................................................................................................................................8六、仿真画面. (8)地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：1000851-一、工艺流程简介1、工作原理传热，即热交换和热传递，是自然界和工业过程中一种最普遍的热传递过程。
仿真-热交换器
化工仿真技术实习报告实习名称：热交换器学院：专业：班级：姓名：学号指导教师：日期：年月日一、实习目的1、熟习换热器的操作方法；2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解；3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理；4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。
二、实习内容1、工艺流程简介本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。
含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。
工艺要求：流量为18441 kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。
管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。
流程图画面“G1”中：阀门V4是高点排气阀。
阀门V3和V7是低点排液阀。
P2A为冷却水泵。
P2B为冷却水备用泵。
阀门V5和V6分别为泵P2A 和P2B的出口阀。
P1A为磷酸钾溶液泵。
P1B为磷酸钾溶液备用泵。
阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。
FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。
采用ＰＩＤ单回路调节。
TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。
采用PID单回路调节。
检测及控制点正常工况值如下：TI-1 壳程热流入口温度为65℃TI-2 管程冷流入口温度为20℃TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右TI-2 壳程热流入口温度为32℃FR-1 冷却水流量18441kg/hFIC-1 磷酸钾流量8849kg/h报警限说明（H为报警上限，L为报警下限）：TIC-1>35.0℃TIC-1<28.0℃FIC-1>9500kg/hFIC-1<7000kg/h2、工艺流程图3、开车步骤1、开车前设备检验。
冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）；2、检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。
汽车空调换热器的仿真模拟与设计
三、设计与制造
微通道换热器的设计需要考虑多个因素，如通道尺寸、通道形状、流体性质 等。在本次演示中，我们采用了一种新型的微通道设计，即蛇形微通道设计。这 种设计具有较高的传热系数和结构稳定性，能够满足汽车空调系统的要求。
在制造过程中，我们采用了先进的微细加工技术，将铝合金材料制成微小的 通道，使得通道壁厚均匀、光滑，以保证换热效果。同时，我们采用了真空钎焊 技术将多个微通道板组合在一起，以避免出现泄漏和堵塞等问题。
汽车空调换热器的仿真模拟与 设计
01 引言
03 设计流程 05 结论
目录
02 仿真模拟 04 仿真结果 06 参考内容
引言
随着科技的不断进步，汽车行业正迅速发展，对汽车空调系统的性能也提出 了更高的要求。汽车空调换热器作为汽车空调系统的重要组成部分，其性能直接 影响到整个空调系统的效果。因此，对汽车空调换热器进行仿真模拟与设计显得 尤为重要。本次演示将深入探讨汽车空调换热器的仿真模拟与设计，以提高汽车 空调系统的整体性能。
基于以上结论，我们提出以下建议：加强对汽车空调换热器的仿真模拟研究， 以进一步提高换热器的性能；在翅片厚度和间距的选择上，要进行多种方案比较， 找到最佳平衡点；优化冷凝器和蒸发器的结构设计，提高热量传递的均匀性；加 强生产过程中的质量控制，确保每个换热器的性能符合设计要求。
参考内容
随着汽车技术的不断发展，汽车空调系统的性能和效率也得到了极大的提升。 然而，传统的汽车空调系统存在着能效比不高、制冷效果不佳等问题。为了解决 这些问题，本次演示研究了一种采用微通道换热器的二氧化碳汽车空调系统，旨 在提高其冷却性能和能源利用效率。
四、性能测试
为了验证微通道换热器的性能，我们进行了一系列实验测试。首先，我们对 微通道换热器的温度分布进行了采集和分析，发现其温度分布均匀、冷却效果显 著。其次，我们对其湿度处理能力进行了测试，发现微通道换热器能够有效地降 低湿度，有利于提高制冷效果。最后，我们对微通道换热器的流量性能进行了测 试，发现其具有较好的流量调节能力，能够适应不同的环境温度和负荷条件。
基于SolidWorks Flow Simulation的换热器流场仿真分析及优化
等） 云图。
传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ统的管壳式换热 器［ ２ 。 由壳体 、 管板 、 传热 管束 （ 热
交换管 ） 和 管 箱 等 部 件 构 成 。管 束 固定 在 管 板 上 ， 通 过 管 板 与外 壳 连成 一 体 。进 行 热 交换 的 流 体 温 度 不 同 ， 分 别 在 热交换管 内、 外（ 壳程 内） 流 动 。壳 体 通 常 间 隔安 装 若 干 折
流 板 以增 加 管 外 流 体 流 速 ， 增 强 流体湍 动程度 ， 从 而 提 高
１ 热 交换 管 内外 流 固耦 合 及 优 化 原 理
１ ． １ 热交换 管流 固耦 合
方 面 。换 热 器 因其 应 用 领 域 不 同而 种 类 繁 多 ， 从 传 热 面 的 形状和结构分类 ， 可分 为板 型、 管 型 和 其 它 换 热 器 。管 型
换 热 器 分 ３类 ： 管壳 式 、 蛇管式 、 套 管 式 。其 中 管 壳 式 换 热 器 由于 结 构 可 靠 、 技术成熟 、 适用面广 ， 是 目前 国 内外 换 热 器中的主流产品 。
打 印技 术 及 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ软 件 中 的 流 体 仿 真 模 块 Ｆ ｌ ｏ ｗ
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 对 换 热 器 的热 交 换 管 进 行 优 化 设 计 ， 并 对 优 化 设 计 后 的 网格 状 热交 换 管 换 热 器 进 行 仿 真 分 析 ， 验 证 设 计 的合 理 性 。
基于仿真实验的板式换热器动态特性模型
!一阶系统传递函数模型 具有纯滞后的一阶系统传递函数可表示为'&6( *
!!!5$
6%
E7 (Y 6D&
PZY (
$(F 6)
式中!5$ 6% ,,,传递函数
6,,,复变量
7,,,增益
(Y ,,,时间常数!K (F ,,,滞后时间!K !二阶系统传递函数模型
具有纯滞后的二阶系统传递函数由两个惯性环 节与纯滞后环节组成!表达式为'&6( *
!!摘!要!为准确获得板式换热器进水温度质量流量阶跃变化对出水温度的影响建立一阶 系统二阶系统传递函数模型 以分布参数模型仿真结果作为真值分析一阶系统二阶系统传递 函数计算结果的相对误差寻找具有较高计算准确性且建模仿真效率更高的传递函数模型 与分 布参数模型仿真结果相比一阶系统二阶系统传递函数计算结果的相对误差均在 *#)+,范围内 两种传递函数计算结果的相对误差相当 在换热器动态特性研究中宜选择一阶系统传递函数 !!关键词!板式换热器!分布参数模型!传递函数!动态特性
!!!5$ 6% E 7PZY( $(F6) ( (Y& 6D& ) ( (Y" 6D& )
式中!(Y& &(Y" ,,,二阶系统的特征参数!也是组成二 阶系统的各惯性环节的时间常数
当滞后时间为 # 时!一阶系统&二阶系统传递函
数无纯滞后环节"
)"阶跃激励 * 响应仿真实验
利用换热器分布参数模型开展一二级侧进水温
各流道内流体微元质量控制方程为*
,,,,流体黏性耗散项
!!!F
( ') F#
E#
式中!,,,流体密度!GHIJ+
fluent heat exchange热交换模型介绍
fluent heat exchange热交换模型介绍
"Fluent" 是一种计算流体力学（CFD）软件，而"heat exchange" 则指的是热交换，即在流体中传递热量的过程。
在Fluent 中，可以使用不同的模型和方法来模拟和分析流体中的热交换过程。
热交换模型在Fluent 中涉及到流体流动、传热和传质等多个方面。
以下是一些常见的Fluent 中用于热交换模拟的模型和方法：
1.传热模型：Fluent 提供了多种传热模型，包括传导、对流和辐射传热。
用户可以选择
适当的传热模型，根据系统的特点来模拟热量的传递。
2.壁面热通量：可以在Fluent 中设置不同表面的壁面热通量，以模拟具体区域的热交
换情况。
这对于热交换器、散热器等设备的仿真很重要。
3.热源和热汇：用户可以设置热源和热汇，模拟系统中的加热或散热过程。
这对于热交
换系统的设计和优化非常有用。
4.多相流和相变：在一些热交换系统中，可能涉及到多相流动和相变过程，如蒸发、冷
凝等。
Fluent 支持多相流和相变模型，以更全面地模拟系统中的热交换。
5.换热器模块：Fluent 中有专门的换热器模块，用于更方便地建模和分析换热器的性能，
包括壁面传热系数、温度分布等。
使用Fluent 进行热交换模拟需要用户详细了解系统的几何形状、边界条件、材料属性等信息，并选择合适的模型和参数。
通过模拟，用户可以获得系统内部的流动、温度场等信息，帮助设计和优化热交换设备。
地源热泵系统模型与仿真
地源热泵系统模型与仿真地源热泵系统模型与仿真地源热泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）是一种高效而环保的供热和供冷系统。
它利用地下的稳定温度来调节室内温度，并能通过回收废热实现节能。
为了实现地源热泵系统的设计和优化，研究人员开发了各种模型和仿真工具。
本文将介绍地源热泵系统的基本原理，探讨其模型和仿真方法，并分析其在实际应用中的意义。
地源热泵系统由地下换热器、热泵机组、热交换器和用户终端组成。
地下换热器通过埋设在地下的地源热井，利用地下恒定的温度来提供稳定的热源。
地下换热器的设计涉及地下水流率、管道布局等因素，可以利用模型预测和优化其性能。
热泵机组利用压缩机和制冷剂循环来实现热量的转移，从而提供供热或供冷能力。
热交换器用于在供热和供冷模式之间切换，以满足用户需求。
用户终端通过热交换器将热量传送到室内或室外，实现热量的传递或抽取。
为了实现对地源热泵系统的建模和仿真，可以采用物理模型和数学模型。
物理模型是基于地源热泵系统的实际工作原理，通过建立能量平衡方程和热传导方程来描述热量的传输和转移过程。
物理模型可以更加准确地预测地源热泵系统的性能，但也需要大量的参数和实验数据来支持。
数学模型是通过研究地源热泵系统的规律和特征来建立的，通常采用代数方程或微分方程来描述热量的流动和转换。
数学模型可以通过简化和抽象地源热泵系统的复杂性来实现计算和优化，但也可能忽略一些实际工作中的细节。
地源热泵系统的仿真是指利用计算机软件或模拟工具来模拟和分析地源热泵系统的运行和性能。
仿真可以通过改变参数和运行条件来预测系统的响应和性能，从而指导系统设计和运行。
在仿真过程中，可以使用物理模型或数学模型来描述地源热泵系统，并结合实际工作条件和数据进行计算。
仿真工具可以帮助工程师和设计师快速评估不同设计和优化方案的效果，从而减少实际试验和调整的成本和时间。
地源热泵系统的模型和仿真对于其设计和优化具有重要意义。
首先，模型和仿真可以帮助理解和分析地源热泵系统的工作原理和性能。
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化工仿真技术实习报告
实习名称：热交换器
学院：
专业：
班级：
姓名：学号
指导教师：
日期：年月日
一、实习目的
1、熟习换热器的操作方法；
2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解；
3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理；
4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。
二、实习内容
1、工艺流程简介
本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。
含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。
工艺要求：流量为18441 kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。
管程压力0.3MPa，壳程压力
0.5MPa。
流程图画面“G1”中：阀门V4是高点排气阀。
阀门V3和V7是低点排液阀。
P2A为冷却水泵。
P2B为冷却水备用泵。
阀门V5和V6分别为泵P2A 和P2B的出口阀。
P1A为磷酸钾溶液泵。
P1B为磷酸钾溶液备用泵。
阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。
FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。
采用ＰＩＤ单回路调节。
TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。
采用PID单回路调节。
检测及控制点正常工况值如下：
TI-1 壳程热流入口温度为65℃
TI-2 管程冷流入口温度为20℃
TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右
TI-2 壳程热流入口温度为32℃
FR-1 冷却水流量18441kg/h
FIC-1 磷酸钾流量8849kg/h
报警限说明（H为报警上限，L为报警下限）：
TIC-1>35.0℃
TIC-1<28.0℃
FIC-1>9500kg/h
FIC-1<7000kg/h
2、工艺流程图
3、开车步骤
1、开车前设备检验。
冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）；
2、检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。
各调节器应处于手动且输出为零；
3、开冷却水泵P2A开关；
4、开泵P2A的出口阀V05；
5、调节器TIC-1置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至50%开度；
6、开磷酸钾溶液泵P1A开关；
7、开泵P1A的出口阀V01；
8、调节器FIC-1置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%；
9、壳程高点排气。
开阀V04，直到V04阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V04阀；
10、手动调整冷却水量。
当壳程出口温度手动调节至（32±0.5）℃且稳定不变后打自动；
11、缓慢提升负荷。
逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800 kg/h左右投自动。
开车达正常工况的设计值见工艺说明。
4、正常停车操作
1、将调节器FIC-1打手动，关闭调节阀；
2、关泵P1A及出口阀V01；
3、将调节器TIC-1打手动，关闭调节阀；
4、关泵P2A及出口阀V05；
5、开低点排液阀V03及V07，等待蓝色色点消失，排液完成。
停车完成。
5、事故设定及处理
1、换热效率下降（F2）
事故现象：事故初期壳程出口温度上升，冷却水出口温度上升。
由于自控作用将冷却水流量开大，使壳程出口温度和冷却水出口温度回落。
处理方法：开高点放气阀V04。
等气排净后，恢复正常。
2、P1A泵坏（F3）
事故现象：热流流量和冷却水流量同时下降至零。
温度下降报警。
处理方法：启用备用泵P1B，按开车步骤重新开车。
3、P2A泵坏（F4）
事故现象: 冷却水流量下降至零。
热流出口温度上升报警。
处理方法：开备用泵P2B，然后开泵出口阀V06。
关泵P2A及出口阀V05。
4、冷却器内漏（F5）
事故现象：冷却水出口温度上升，导致冷却水流量增加。
开排气阀
V04试验无效。
处理方法：停车。
5、TIC-1调节器工作不正常 （F6）
事故现象：TIC-1的测量值指示达上限 ，输出达100% 。
热流出口温度下降，无法自控。
处理方法：将TIC-1打手动。
通过现场温度指示，手动调整到正常。
三、数据处理及思考题
数据记录及处理
D=250mm L=5.0m
d o =19mm d i =15mm n=52 t 1=20℃ T 1=65℃ T 2=32.13℃ C pc =4184J/（kg·℃）
223m 89.31520.5)1017(=⋅⋅⋅⨯=-πS
K=2977.17 kJ/（m 2·h·℃）=711.22 kcal/（m 2·h·℃）
K θ=924.8 kcal/（m 2·h·℃）
Ur K =23.09%
思考题
1、列管式换热器由哪些部件组成？
列管式换热器主要由壳体、管束、管板（又称花板）、折流挡板和封头等组成。
2、当外壳和列管的温差较大时，常用的几种方法对热交换器进行热补偿？
在管壳式换热器内由于管内外流体温度不同壳体和管束的温度也不同。
如两者温差很大 换热器内部将出现很大的热应力可能使管子弯曲断裂或 从管板上松脱。
因此当管束和壳体温度差超过 50℃时应采取适当的温差补 偿措施消除或减小热应力。
目前广泛使用的有固定管板式换热器、浮头式换 热器、U 形管式换热器。
3、热交换器开车前为什么必须进行高点排气？
通常换热器壳侧的介质比空气密度大，在高位设计排气口！可以排除可 以换热器内部的空气！1）可以不要工作介质带空气，2）换热器内部有空气 不造成噪音！。