[發明專利]一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法

有效

• 申請號: 201610067102.4
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105550481B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 張建軍;朱德明;馮自平
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

本發明公開了一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法，包括如下步驟：根據實際情況建立模型；利用ICEM軟件畫好網格；利用Fluent軟件進行數值計算并根據計算結果調整水重力熱管的尺寸直至換熱性能達到最優。本發明的優點是：通過利用流體動力學CFD軟件Fluent建立計算流體動力學模型，對水重力熱管與煙氣換熱性能進行數值仿真與分析，節約時間和材料。根據模擬結果，調整水重力熱管的設計參數，直到得到一種水重力熱管與煙氣換熱性能優化的方案。

技術領域

本發明涉及煙氣余熱回收技術領域，具體涉及一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法。

背景技術

煙氣余熱回收系統由換熱器、風機、水泵、溫度傳感器、流量計、管道等組成，其中換熱器的設計最為重要。雖然目前正在應用的換熱器有很多種，但換熱效率最高的當屬熱管換熱器，然而熱管換熱器的設計并沒有統一的標準，設計時需要根據實際工況來調整的參數很多，稍有不慎，則會導致熱管的換熱效果較差，甚至熱管報廢等嚴重后果。

在現有技術中，水重力熱管與煙氣換熱器的設計主要是靠現場經驗，這種方法因設計者的經驗不同而導致其換熱性能有很大的差異，有的甚至無法工作，且需要花費大量的時間和材料去測試，因而這種方法并不利于新產品的開發和應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法，以提高煙氣換熱器的換熱性能。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法，包括步驟：

建立煙道和水重力熱管的三維幾何模型；

對煙道和水重力熱管的三維幾何模型進行網格劃分；

在Fluent軟件中，選擇計算模型模擬水重力熱管內水的蒸發冷凝相變傳熱過程，并設置邊界條件，輸出圖形數據，得到煙道和水重力熱管的三維幾何模型的溫度分布圖和水重力熱管三維幾何模型內水的相變云圖；

根據所述溫度分布圖和所述相變云圖所反映的煙氣換熱性能，調整煙道和水重力熱管的三維幾何模型的尺寸，并利用Fluent軟件重新獲取所述溫度分布圖和所述相變云圖，直至煙氣換熱性能達到最優結果。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明通過利用流體動力學CFD軟件Fluent建立計算流體動力學模型，對水重力熱管與煙氣換熱性能進行數值仿真與分析，節約時間和材料。根據模擬結果，調整水重力熱管的設計參數，直到得到一種水重力熱管與煙氣換熱性能優化的方案。

附圖說明

圖1為本發明基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的說明。

一種基于水重力熱管的煙氣換熱器的優化設計方法，如圖1所示，包括步驟：

步驟s101、建立煙道和水重力熱管的三維幾何模型；

步驟s102、對煙道和水重力熱管的三維幾何模型進行網格劃分；

步驟s103、在Fluent軟件中，選擇計算模型模擬水重力熱管內水的蒸發冷凝相變傳熱過程，并設置邊界條件，輸出圖形數據，得到煙道和水重力熱管的三維幾何模型的溫度分布圖和水重力熱管三維幾何模型內水的相變云圖；

步驟s104、根據所述溫度分布圖和所述相變云圖所反映的煙氣換熱性能，調整煙道和水重力熱管的三維幾何模型的尺寸，并利用Fluent軟件重新獲取所述溫度分布圖和所述相變云圖，直至煙氣換熱性能達到最優結果。