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對管殼式換熱器強化管外傳熱進行了數值模擬研宄，提出并分析了一種新型的傳熱強化元件——旋流片作為管殼式換熱器管隙間支撐物的傳熱強化機理。在實驗基礎上，采用周期性單元流道模型數值模擬了旋流片產生的衰減性自旋流的流動和傳熱特性，并采用分段綜合因子分析了傳熱強化的機理。由于此模型的物理過程存在相變，導致模擬變得更加復雜，因而計算中采用了簡單的各向同性假設和一方程模型，并將其與試驗結果進行對比，結果吻合較好。結果顯示，旋流片能起到擾流作用，并使流體強烈地沖刷傳熱管壁面強化傳熱。

有旋流片段的綜合因子，尾流段的綜合因子接近于，在自旋流段的綜合因子，應當充分利用自旋流段低阻的特點對換熱器進行優化。對復合波紋板片的板式換熱器的換熱阻力特性進行了數值模擬研究，采用非結構化網格，分別選用層流和瑞流模型，數值計算得到復合波紋型板式換熱器內部的速度場，以及復合波紋型板式換熱器在不同數范圍內的換熱準則方程式和摩擦系數關系式，證明了用數值計算方法研究復合波紋型板式換熱器流動與換熱性能的可行性。本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據對其傳熱性能的影響，且在實際生產過程中，中含砂率很低，所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內液固兩相流的影響，后續的數值模擬研宄中采用單相流模擬。東北大學的尹俊以乂為開發平臺，利用數據庫技術，建立了獨立、幵放、數據共享、運行可靠的傳熱介質物理性能數據庫，并實現了這些數據庫的動態查詢。

建立了一種復雜的數學模型，用于預測套管式換熱器內流體的流動及傳熱特性的數學模型，包括計算流體力學模型和計算傳熱學模型。其中，計算傳熱學模型中的瑞流擴散系數是利用溫度方差和溫度方差耗散率來求解，而不是利用通常采用的數假設值或實驗測定值來求解。分析換熱器的物理模型，對模型進行適當的簡化，分別對換熱器的管側和殼側的溫度場進行分析，研宄傳熱管束內部的傳熱過程，同時分析換熱器殼側不同位置處的換熱情況。以實驗裝置中的3處壁溫、污管的出入口溫度、污管中流體的流速和污管熱阻為輸入，建立基于徑向基神經網絡的污垢預測模型，對篩選出的160組數據進行預測，與BP網絡相比，該網絡預測污垢熱阻的收斂速度和精度都優于BP網絡。對換熱器的出口平均溫度進行分析，分析出口平均溫度與設計溫度之間的誤差，評價換熱器的換熱性能。對換熱器殼側的速度場進行研究，分析換熱器的結構對自然循環的影響，并提出相關的意見對換熱器進行優化分析。

隨著結塘厚度的增加，換熱器管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。由于換熱面污據的存在，增大了換熱面的導熱熱阻，減小了其導熱系數，使管殼程的傳熱系數降低，從而影響了換熱器的換熱性能。最終導致換熱管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。對換熱器的出口平均溫度進行分析，分析出口平均溫度與設計溫度之間的誤差，評價換熱器的換熱性能。采用換熱器的傳熱系數作為換熱器換熱效果的評價標準，以此來對比各組結坂工況的換熱器傳熱性能。隨著污振厚度的增加，換熱器的傳熱系數降低，這是由于污塘的存在，導致了換熱面的導熱熱阻增加，導熱系數減小，導致的換熱器傳熱系數降低，換熱效率減小。這說明：隨著換熱面結塘厚度旳增加，換熱器的傳熱性能降低。且隨著結拒厚度的增加，換熱器傳熱性能的這種降低趨勢越發平緩。