竖直地埋管换热器模拟快速算法及软件开发的开题报告

竖直地埋管换热器模拟快速算法及软件开发的开题报告开题报告一、选题背景管道式排水换热器（PDHX）是低温余热利用和能量节约的重要设备，广泛应用于化工、机械、食品、制药等行业。PDHX换热器利用热媒获得余热，在换热管内换热后，再用热媒将热量传递到其他设备或工艺中去。PDHX换热器具有体积小、热效率高、温差小、耐腐蚀等优点，成为工业领域中换热器的重要组成部分。在工业生产中，PDHX换热器的热效率、性能和运行方案设计对于节能减排、减少生产成本显得尤为关键。由于PDHX换热器结构复杂，存在大量的测量数据和噪声，传统的实验方法成本高、周期长，对于了解流态、温度分布、热效率等参数量化分析有一定挑战性。因此，采用计算模拟手段，对PDHX换热器进行热力学分析和运行设备优化，可以极大地提高研究效率和研究质量，对工程实践有十分重要的意义。二、研究主要内容本项目侧重于采用数值模拟方法，分析竖直地埋管PDHX换热器内部流体流动、热量传递、温度分布和热效率等性能。研究内容主要包括以下几个方面：1.基于流体力学的数值模拟方法和算法研究。2.采用Fluent软件建模，模拟PDHX内部流动、温度场和热量传递。3.开发一套自动化计算和分析软件，对PDHX换热器内部流体流动、热量传递、温度分布和热效率等性能进行分析和优化。4.对PDHX内部的流体流动和热量传递进行参数化研究，得出较优的运行方案，并分析不同参数对PDHX效果的影响。三、研究意义和社会价值1.基于数学模拟的方法，可以掌握PDHX内部流体流动、温度分布和热效率等性能，为PDHX的设计和生产提供指导。2.自动化的计算和分析软件，相比于传统的实验方法成本低、周期短，提高了PDHX外部运行优化的效率。3.对PDHX内部的流体流动和热量传递进行参数化研究，得出的效果较优的运行方案可帮助实际生产节能降耗并降低环境污染。4.研究结果具有重要的工程应用价值，在PDHX换热器运行效果不佳时，通过计算模拟优化可提高运行效率和节约能源。四、研究方法与步骤1.研究竖直地埋管PDHX换热器的工作特点及流动模式，开展文献综述和数据收集。2.基于Fluent软件建立三维流场模型，模拟PDHX内部流体流动和热量传递过程。3.针对PDHX内部流场模型，探究温度场分布、绝热性能、温度场波动、奇异现象、二次流等方面的热力学机理。4.针对PDHX内部流场模型，建立自动化计算和分析软件，将数值模型转换为可视化模拟画面，为操作员提供高效的分析手段。5.通过参数化研究和优化，得出较优的PDHX运行方案。五、预期成果1.完整的基于数学模拟的PDHX换热器内部作业分析报告，指导工程设计、优化操作和生产管理。2.一套自动化计算和分析软件，为PDHX的运行和维修提供便利。六、参考文献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.Brkić,Dejan&Hołuj,Mariusz&Stuparević,Ivana&Mitrović,Jovan&Adžić,Aleksandar.(2019).Experimentalstudyoftheeffectofgeometricalparametersontheperformanceofverticalground-coupledheatexchangerforheatingpurposes.Energy.167.647-661.5.Yusnita,S.&Nordin,N.&Tahir,M.&Azwadi,C..(2015).Numericalinvestigationonheattransferandfluidflow