扭曲蜂巢管烟气对流冷凝耦合余热回收模拟

摘要

为了减少能源消耗、提高天然气热处理炉高温烟气余热回收效率，基于数值模拟软件Fluent,对扭曲蜂巢管换热器内的对流冷凝耦合传热过程进行了研究，模拟分析了不同工况和边界条件下扭曲蜂巢管换热器管程的传热和阻力特性，并探讨了其传热机理。结果表明：烟气温度能够从950℃降低至260℃;当助燃气和高温烟气流动速度较为接近(分别为0.035 m/s和0.030 m/s)时，所传递热量增幅为96%,平均传热系数相对提高41%,此时传热效果最佳；在一定范围内提高雷诺数(Re)有利于增强烟气的显热和潜热交换；水蒸气含量的增加对潜热交换产生了更为积极的影响；在Re为7 200,水蒸气含量为17%的工况下，扭曲蜂巢管换热器强化传热效果的经济性最好，且远优于圆管冷凝换热器。研究结果可为天然气热处理炉烟气余热深度回收系统的设计与优化提供参考。

关键词

工程传热、传质学 / 烟气换热器 / 余热回收 / 冷凝换热器 / 扭曲蜂巢管 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金(52406087); 驻冀高校重大科技专项(241080407A)