刮板式換熱器的流動模式和局部剪切速率的流體動力學
2022-05-28 11:24:04
李仕成
摘要:使用商業流體分析軟件FLUENT進行刮板式換熱器(SSHE)的進行數值研究,以表征牛頓流體和非牛頓流體的剪切速率。該研究以標準的SSHE幾何形狀進行。首先采用電化學方法實現剪切速率的實驗測量,建立了以實驗為基準的二維數值模擬模型。由于幾何的對稱性,進行了連續性和動量方程的二維簡化。采用混合網格,在葉片尖端和定子之間對網格進行細化,以便模擬其中的高剪切速率現象。然后應用單個參考框架方法以獲得由幾何形狀中的刮板旋轉引起的層流穩態流動,使用位于刮板尖端和傳熱筒之間的區域中的細化網格。進行了數值模擬預測與實驗測量的比較,顯示了模擬和測量三種流體(HV45,CMC和瓜爾膠)的剪切速率(Smax)之間的相對一致性。觀察到的微小差異主要通過2D模擬來解釋,當泰勒數(Tag)超過臨界值時,忽略泰勒渦旋。在HV45流體的情況下,由于浮動刮板,旋轉速度可以影響刮板角度位置,這可以引起刮板尖端和內筒體組件之間的間隙的變化。
聲明:本文及圖片來源:Yataghene M , Jérémy Pruvost, Fayolle F , et al. CFD analysis of the flow pattern and local shear rate in a scraped surface heat exchanger[J]. Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, 2008, 47(9-10):1550-1561.