基于Flowmaster的换热器一维热流体数值模拟解决方案.pdf

以专业产品助力工程研发，以真诚服务提升创新能力 基于 Flowmaster的 换热器 一维热流体数值模拟 解决 方案 海基流体工程师 赵贺 目录 2 • 3维CFD/1维模拟换热器数值仿真解决办法对比介绍 • 1维热流体数值模拟软件 Flowmaster内置换热器介绍 • Flowmaster内置换热器操作演示 目录 3 • 3维 CFD/1维模拟换热器数值仿真解决办法对比介绍 • 1维热流体数值模拟软件 Flowmaster内置换热器介绍 • Flowmaster内置换热器操作演示 3维 CFD/1维模拟换热器 数值仿真解决办法对比介绍 4 模拟手段 三维 CFD 换热器部件级 模拟 一维换热器模拟 3维 CFD/1维模拟换热器 数值仿真解决办法对比介绍 5 CFD模拟手段 模型简化 创建流体域 求解设置 后处理 3维 CFD/1维模拟换热器 数值仿真解决办法对比介绍 6 CFD模拟手段 三维CFD 换热器 部件级模拟 优点 1. 数值模拟手段，限制条件少，可模拟绝大多种处于不同工况下的换热器； 2. 3D结果显示； 3. 流动换热原理分析。

缺点 1. 模型处理复杂； 2. 计算量大； 3. 计算精度与工程师经验关系很大 3维 CFD/1维模拟换热器 数值仿真解决办法对比介绍 7 1维模拟手段 几何参数输入 边界条件输入 求解 后处理 3维 CFD/1维模拟换热器 数值仿真解决办法对比介绍 8 1D模拟手段 优点 1. 数值模拟手段，设置简单； 2. 计算快，能够通过大量模型测算进行优化设计； 3. 精度高 缺点 1. 适用换热器范围有限； 2. 需知道详细几何参数 目录 9 • 3维CFD/1维模拟换热器数值仿真解决办法对比介绍 • 1维热流体数值模拟软件 Flowmaster内置换热器介绍 • Flowmaster内置换热器操作演示 Flowmaster换热器 类型分类 10 Flowmaster换热器 分类： 1. 介质相态方式（单相 \两相） 2. 定义参数方式 1. 单相换热器中的介质不发生相变，常见于工业中的散热冷却系统； 2. 两相换热器中的介质会发生相变，常用于空调冰箱行业无论家用，还是车用） 1. 经验式；（输入性能参数，如压损、换热性能参数带入 Flowmaster） 2. 结构式；（输入结构参数，如管道、百叶窗、翅片几何参数） 3. 脚本 式。

集成用户已有的计算程序， Flowmaster已内置提供了基于换热器设计手册的多个脚本算法库，方便用户直接使用 ） Flowmaster换热器 介绍 单相换热器 经验式换热器 高级换热器 （经验式换热器，结构式换热器） Flowmaster换热器 介绍 两相换热器 经验式换热器 高级换热器 （经验式换热器，结构式换热器） Flowmaster换热器介绍 13 单相换热器 在Flowmaster 元件库中，有加热器 /冷却器（ Heat Exchanger: Heater-Cooler）元件，其广泛应用于模拟电加热器以及冷却器、冷凝器等 部件， 如 模拟核反应堆、蒸汽发生器、稳态电加热式稳压器等 在Flowmaster元件库中，具有凝汽器 /冷凝却器（ Heater-Exchanger: Main CW Condenser）元件，其广泛应用于模拟电厂中的凝汽器和 冷凝器 ， 如核电行业冷却系统的水平 布置的凝汽器（冷凝管为水平布置的直管）进行模拟，也可以对竖直布置的的凝汽器（冷凝管为 U形管）进行 模拟 Flowmaster中Radiator 和 Thermal元件的使用方法一样，参数设也一样，常用的换热器都是两路流体间的换热 ， 广泛应用于模拟液体 -液体、液体 -气体、气体 -气体换热的部件，其最终目的是根据两条支路的流体的入口压力和温度计算出出口的压力和温度，因此，换热形式在元件里未得到体现。

经验式换热器 广泛应用于核电行业 Flowmaster换热器介绍 14 单相换热器 结构式换热器 Flowmaster换热器用途 15 单相换热器 结构式换热器 管壳式换热器 管壳式换热器广泛用于炼油、化学加工工业中它们由一个壳体构成，壳体中包含了一个相当大的管束 广泛应用于石化行业 Flowmaster换热器用途 16 单相换热器 结构式换热器 板式换热器 板式换热器具有传热系数高、压降小、结构紧凑、质量轻、占用空间小、面积和流程组合方便、零件通用性强、可选择材料广以及容易实现规模化生产等特点，已被广泛应用于食品、机械、冶金、石油化工和船舶等领域，并成为城市集中供热工程中的主导换热设备 广泛应用于食品、机械、冶金、石油化工、船舶行业和城市供热等行业 Flowmaster换热器用途 17 单相换热器 结构式换热器 交叉式换热器 交叉式换热器广泛用于 化工行业中 当冷热两股流体流量相差 甚远 时，采用两股流体交叉流动进行热交换，比传统的逆流换热有很多明显的优势，换热系数提高很多 广泛应用于化工行业 光管管束 式 交叉流换热器 光管管束 式 交叉流换热器 Flowmaster换热器用途 18 单相换热器 结构式换热器 片式换热器 广泛应用于电力能源行业 微通道换热器 Flowmaster换热器用途 19 单相换热器 结构式换热器 同轴管换热器 广泛应用于炼油化工 , 扩展到了电力 、 冶金和原子行业 翅片管换熟器采用翅片管为传热元件 ,具有体积小、传热表面大、效率高的特点。

它问世半个世纪 ,应用于炼油、化工行业已有四十年历史 Flowmaster换热器用途 20 两 相换热器 结构式换热器 同轴管换热器 广泛应用于汽车空调系统 Flowmaster中的这三个元件为套管换热器的一种同轴换热器是由同心的内管和外套管组成，冷热流体分别在内管和外套管环隙中流动的同时进行传热的耐压抗震，不易变形，耐脏耐垢，不易堵塞，回油顺畅，安全性高常常用于汽车空调系统的制冷和加热系统 Flowmaster换热器用途 21 单相换热器 结构式换热器 双螺旋管换热器 广泛应用于化工、石油、医药、食品、溶剂、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业行业 双螺旋管换热器，可以是螺旋（卷材）配置，但更普遍地，它由一对螺旋后构成逆流流动通道的平面组成每个通道均有一个长曲线形流道流体出口与螺旋板的外部支路切向连接 Flowmaster换热器用途 22 单相换热器 结构式换热器 线圈管式换热器 广泛应用于宇航运载器 线圈管式换热器包含一个螺旋管根据应用情况，它们可以水平或垂直放置 体积小，传热面积大， 用 于 制 氧设 备 等 之 类 的所谓 低温装 置 中 的 换热 器。

Flowmaster换热器用途 23 单相换热器 结构式换热器 带搅拌釜换热器 广泛应用于制药、化工、轻工业 带搅拌釜换热器直径管束直径较大，蒸汽空间在壳体上方，即位于管束上侧管束在同一管板上有两个通道口，一个入口和一个出口被加热的流体介质流动于传热管中，换热则在壳侧进行 目录 24 • 3维CFD/1维模拟换热器数值仿真解决办法对比介绍 • 1维热流体数值模拟软件 Flowmaster内置换热器介绍 • Flowmaster内置换热器操作演示 Flowmaster操作演示介绍 25 1. 片式换热器算例 5. 带几何换热器的流体系统算例 2. 管壳式换热器算例 3. 管翅式换热器算例 4. 板式换热器算例 结束 26 。