換熱計算
關(guān)注創(chuàng)建者：豪邁化工技術(shù) 創(chuàng)建時間：2016-12-27
換熱計算的視頻教程
基于Aspen EDR和ANSYS Fluent的板翅式換熱選型計算與設(shè)計
采用選型設(shè)計軟件ASPEN EDR與仿真計算軟件Fluent對板翅式換熱器進(jìn)行設(shè)計驗證驗證，可用于板翅式換熱器設(shè)計，熱工傳熱分析（三維或一維）或者燃料電池SOFC的BOP部件初期設(shè)計。 涉及基于ANSYS meshing的跨尺度的網(wǎng)格劃分，EDR中platefin的計算，fluent物質(zhì)輸運與共軛傳熱計算等多種軟件操作及計算原理講解。
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換熱計算的實例教程
Solidcast——等效換熱系數(shù)計算工具
1 對流換熱系數(shù)是個啥
我們都知道，換熱有三種方式：熱對流、熱傳導(dǎo)和熱輻射。對流換熱系數(shù)，顧名思義就是表征熱對流方式中，流體和固體間傳熱能力的一個值。說是系數(shù)，它可不是無量綱的。
對流換熱系數(shù)在結(jié)冰里能干啥呢？看一看結(jié)冰能量方程就會發(fā)現(xiàn)，對流換熱系數(shù)在摩擦、蒸發(fā)、升華等各個項里都起作用。一言以蔽之，對流換熱系數(shù)在結(jié)冰里是用來求解能量方程的。
2 對流換熱系數(shù)怎么算？
我們前面還提到，要調(diào)研分析，總結(jié)共性和異性。這里我們就來做一做。
總的來說，對流換熱系數(shù)的計算可以分成兩類辦法，一類是簡單明了，帶有經(jīng)驗性質(zhì)的。另一類是復(fù)雜玄幻，同樣帶有經(jīng)驗性質(zhì)的。
簡單的
復(fù)雜的
仔細(xì)研究就能發(fā)現(xiàn)，這個簡單的辦法，沒有復(fù)雜的公式嵌套和微積分運算。這個復(fù)雜的就是公式套公式，積分又積分
我們多數(shù)人都有這樣的幻覺，仿佛越復(fù)雜精密的理論出來的結(jié)果就會越準(zhǔn)。我自己在做這個部分的時候，開始也是如此想。
但是一旦去使用那個復(fù)雜方法就會發(fā)現(xiàn)問題很多，很多地方不明確，出來的結(jié)果很怪異。看似精密，其實我研究過的文獻(xiàn)都沒把這個事情講清楚，甚至連一些關(guān)鍵參數(shù)，大家用的還有差別。
后來我決定，拿LEWICE的換熱系數(shù)結(jié)果和這兩個方法比比，看看究竟如何。
結(jié)論是：兩個都不準(zhǔn)！！要非說誰好一點，還是那個簡單方法更好一點。
展開 流體誘發(fā)振動問題是曾在上個世紀(jì)40年代引起了廣泛的關(guān)注與深入的研究
一般來說是因為高速氣流沖刷某結(jié)構(gòu)（如換熱器的換熱管）因誘發(fā)周期性脫離的卡門渦街引發(fā)的周期性激勵力與結(jié)構(gòu)耦合所引發(fā)的 過大的耦合效應(yīng)會使得結(jié)構(gòu)發(fā)生振動、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設(shè)備為擴(kuò)展表面式管翅式熱交換器 其常規(guī)的迎面風(fēng)速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發(fā)振動問題 本設(shè)計的迎面風(fēng)速為4.7米/S 筆者使用最新版GB 151-2014《熱交換器》附錄C 流體誘振動部分的算法經(jīng)過校核后發(fā)現(xiàn) 原設(shè)計不合格 規(guī)范中規(guī)定的4個失效條件有3個滿足 必須更改結(jié)構(gòu) 經(jīng)修改 滿足了要求 結(jié)構(gòu)是安全的 最后還使用Ansys 16.2的模態(tài)分析模塊校核了換熱管的固有頻率 以驗證手工計算結(jié)果
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計算換熱器流體誘發(fā)振動情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結(jié)果.pdf
展開 外部氣流和內(nèi)部水流
組裝后的網(wǎng)格
計算設(shè)置
本次計算假定各向同性散射和輻射平衡，不考慮流場計算。
物質(zhì)屬性
計算物質(zhì)設(shè)置為空氣，設(shè)置它的散射系數(shù)為0.5/m
熱輻射模型
選擇DO熱輻射模型
邊界條件
設(shè)置墻體的溫度值
計算結(jié)果
計算域溫度云圖
計算值與實驗值對比
熱通量對比圖表
參考文獻(xiàn)
G.D Raithby, E.H. Chui. “A Finite Volume Method for Predicting a Radiant Heat Transfer in Enclosoures with Participating Media”. Journal of Heat Transfer. Volume 112, pp. 415-423, 1990
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換熱計算的最新內(nèi)容
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><strong>換熱器2的性能參數(shù)</strong></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>5換熱器計算原理</strong></p><p><br></p><p><strong>5.1 Constant Coolant Temperature
換熱器的設(shè)置
換熱器1的性能參數(shù)
換熱器2的性能參數(shù)
5
換熱器計算原理
5.1 Constant Coolant Temperature 模式
用戶指定冷卻液入口溫度，求解器計算換熱器的實際換熱功率和冷卻液的出口溫度；
上游監(jiān)測面用于統(tǒng)計來流空氣的速度，密度和溫度；
換熱功率Q (h0/h1/h2為用戶輸入的換熱系數(shù)
</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/c5d81aab5978711e26d1bb4c1de6b8f3.jpg"></p><p><br></p><p><strong>4.2 模型設(shè)置</strong></p><p>由于是換熱管計算，因此需要開啟能量方程。
IST 網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用，在簡化網(wǎng)格劃分流程的同時，顯著提升了共軛換熱計算精度，確保對電池?zé)峁芾碇袕?fù)雜傳熱傳質(zhì)過程的準(zhǔn)確模擬。
2. 硬件適配性強(qiáng)：其前處理過程對硬件性能要求較低，普通辦公筆記本或臺式機(jī)即可處理一億以上網(wǎng)格的復(fù)雜算例，有效降低了企業(yè)的仿真計算成本，提高了軟件的普及性和易用性。
3.
熱管作為一種高效的傳熱元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效率高、無運動部件等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子散熱、制冷空調(diào)、能源等多個領(lǐng)域。其中，環(huán)路熱管作為一種特殊的熱管形式，由于其冷凝段和蒸發(fā)段分開，能夠靈活地應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境，如航天器內(nèi)的熱量傳輸與散熱。
然而，隨著應(yīng)用場景的日益復(fù)雜，熱管的設(shè)計與優(yōu)化面臨著諸多挑戰(zhàn)。特別是在面對長距離、多點復(fù)雜熱源的散熱需求時，精確測量相變過程中的溫度、速度等參數(shù)變得極為困難
典型案例：
蒸汽發(fā)生器一回路流動換熱計算：VirtualFlow 通過IST 網(wǎng)格技術(shù)自動剖分及收縮，快速生成網(wǎng)格，采用標(biāo)準(zhǔn) k-epsilon 模型，實現(xiàn)模擬一回路蒸汽發(fā)生器內(nèi)的流動換熱。
管道熱分層：在管道熱分層計算中，采用 LES 模擬湍流效果，結(jié)果與 Hirota（2010）試驗高度吻合，證明了軟件在復(fù)雜流動現(xiàn)象模擬中的準(zhǔn)確性。
可以看出，作為一款國產(chǎn)仿真軟件，PERA SIM Fluid支持耦合換熱方面的計算，能幫助分析封裝級流動換熱問題。從模型修復(fù)、網(wǎng)格劃分、材料定義到分析求解和結(jié)果后處理，功能完善，計算分析流程完整。
作者：安世亞太工程師 鄭哲輝
微通道熱管技術(shù)正引領(lǐng)多個行業(yè)邁向更高效、更環(huán)保的未來。在制冷空調(diào)領(lǐng)域，微通道換熱器以其高效傳熱與緊湊設(shè)計，成為提升能效的關(guān)鍵；在通信與電子行業(yè)，它有效解決了高密度設(shè)備散熱難題，助力綠色節(jié)能；交通運輸業(yè)中，微通道換熱器助力新能源汽車及傳統(tǒng)車輛空調(diào)系統(tǒng)升級，同時拓展至軌道交通與航空領(lǐng)域。化工與能源行業(yè)同樣受益，微通道技術(shù)提高了熱交換效率，促進(jìn)了清潔能源的高效利用。此外，在生物醫(yī)療領(lǐng)域，微通道技術(shù)的精確溫控為藥物傳遞
Fluent計算溫升
我們使用ANSYS Fluent進(jìn)行流體溫升分析，該方法的好處是可以自動計算空氣或者冷卻水的對流換熱系數(shù)，以計算變壓器的溫升。可以模擬變壓器內(nèi)部的流體流動和熱量傳遞過程。Fluent支持多種物理模型，包括傳熱、流動、化學(xué)反應(yīng)等，可以全面分析變壓器內(nèi)部的熱傳遞過程。通過Fluent，我們可以得到變壓器內(nèi)部各點的溫度分布和流場分布。
使用該模型的時候，需要確保界面處的網(wǎng)格足夠小，以保證流體網(wǎng)格中心與界面之間的換熱計算是準(zhǔn)確的。
02 耦合模型
計算流固耦合傳熱問題的首要問題是建立界面兩端的溫度與熱通量之間的關(guān)系，使耦合求解流體域和固體域的溫度場成為可能。
