豎直地埋管換熱器模擬快速算法及軟件開(kāi)發(fā)的開(kāi)題報(bào)告

豎直地埋管換熱器模擬快速算法及軟件開(kāi)發(fā)的開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告一、選題背景管道式排水換熱器（PDHX）是低溫余熱利用和能量節(jié)約的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)。PDHX換熱器利用熱媒獲得余熱，在換熱管內(nèi)換熱后，再用熱媒將熱量傳遞到其他設(shè)備或工藝中去。PDHX換熱器具有體積小、熱效率高、溫差小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，成為工業(yè)領(lǐng)域中換熱器的重要組成部分。在工業(yè)生產(chǎn)中，PDHX換熱器的熱效率、性能和運(yùn)行方案設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能減排、減少生產(chǎn)成本顯得尤為關(guān)鍵。由于PDHX換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在大量的測(cè)量數(shù)據(jù)和噪聲，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法成本高、周期長(zhǎng)，對(duì)于了解流態(tài)、溫度分布、熱效率等參數(shù)量化分析有一定挑戰(zhàn)性。因此，采用計(jì)算模擬手段，對(duì)PDHX換熱器進(jìn)行熱力學(xué)分析和運(yùn)行設(shè)備優(yōu)化，可以極大地提高研究效率和研究質(zhì)量，對(duì)工程實(shí)踐有十分重要的意義。二、研究主要內(nèi)容本項(xiàng)目側(cè)重于采用數(shù)值模擬方法，分析豎直地埋管PDHX換熱器內(nèi)部流體流動(dòng)、熱量傳遞、溫度分布和熱效率等性能。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：1.基于流體力學(xué)的數(shù)值模擬方法和算法研究。2.采用Fluent軟件建模，模擬PDHX內(nèi)部流動(dòng)、溫度場(chǎng)和熱量傳遞。3.開(kāi)發(fā)一套自動(dòng)化計(jì)算和分析軟件，對(duì)PDHX換熱器內(nèi)部流體流動(dòng)、熱量傳遞、溫度分布和熱效率等性能進(jìn)行分析和優(yōu)化。4.對(duì)PDHX內(nèi)部的流體流動(dòng)和熱量傳遞進(jìn)行參數(shù)化研究，得出較優(yōu)的運(yùn)行方案，并分析不同參數(shù)對(duì)PDHX效果的影響。三、研究意義和社會(huì)價(jià)值1.基于數(shù)學(xué)模擬的方法，可以掌握PDHX內(nèi)部流體流動(dòng)、溫度分布和熱效率等性能，為PDHX的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供指導(dǎo)。2.自動(dòng)化的計(jì)算和分析軟件，相比于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法成本低、周期短，提高了PDHX外部運(yùn)行優(yōu)化的效率。3.對(duì)PDHX內(nèi)部的流體流動(dòng)和熱量傳遞進(jìn)行參數(shù)化研究，得出的效果較優(yōu)的運(yùn)行方案可幫助實(shí)際生產(chǎn)節(jié)能降耗并降低環(huán)境污染。4.研究結(jié)果具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值，在PDHX換熱器運(yùn)行效果不佳時(shí)，通過(guò)計(jì)算模擬優(yōu)化可提高運(yùn)行效率和節(jié)約能源。四、研究方法與步驟1.研究豎直地埋管PDHX換熱器的工作特點(diǎn)及流動(dòng)模式，開(kāi)展文獻(xiàn)綜述和數(shù)據(jù)收集。2.基于Fluent軟件建立三維流場(chǎng)模型，模擬PDHX內(nèi)部流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程。3.針對(duì)PDHX內(nèi)部流場(chǎng)模型，探究溫度場(chǎng)分布、絕熱性能、溫度場(chǎng)波動(dòng)、奇異現(xiàn)象、二次流等方面的熱力學(xué)機(jī)理。4.針對(duì)PDHX內(nèi)部流場(chǎng)模型，建立自動(dòng)化計(jì)算和分析軟件，將數(shù)值模型轉(zhuǎn)換為可視化模擬畫(huà)面，為操作員提供高效的分析手段。5.通過(guò)參數(shù)化研究和優(yōu)化，得出較優(yōu)的PDHX運(yùn)行方案。五、預(yù)期成果1.完整的基于數(shù)學(xué)模擬的PDHX換熱器內(nèi)部作業(yè)分析報(bào)告，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化操作和生產(chǎn)管理。2.一套自動(dòng)化計(jì)算和分析軟件，為PDHX的運(yùn)行和維修提供便利。六、參考文獻(xiàn)1.JayantantraoR.Kharche,ShaileshK.Pathak,Areviewonheattransfercharacteristicsofvarioustypesofhelicaltubeheatexchangers,InternationalJournalofHeatandMassTransfer,Volume104,2017,Pages797-813.2.Y.K.Agrawal,R.K.Singh,Areviewonheattransferandfluidflowcharacteristicsofinlineandstaggeredtubebanks,RenewableandSustainableEnergyReviews,Volume53,2016,Pages1019-1034.3.WenqingLi,HaihuaChen,Flowandheattransfercharacteristicsofhelicaltubeheatexchangerwithdifferentpitchratios,AppliedThermalEngineering,Volume122,2017,Pages327-338.4.Brki?,Dejan&Ho?uj,Mariusz&Stuparevi?,Ivana&Mitrovi?,Jovan&Ad?i?,Aleksandar.(2019).Experimentalstudyoftheeffectofgeometricalparametersontheperformanceofverticalground-coupledheatexchangerforheatingpurposes.Energy.167.647-661.5.Yusnita,S.&Nordin,N.&Tahir,M.&Azwadi,C..(2015).Numericalinvestigationonheattransferandfluidflow