横流外掠管束式换热器的流动换热局部熵产分布规律研究OA

换热器作为能量转化与利用的关键设备,其设计的核心在于提高传热系数并降低换热过程中的能耗。基于热力学第二定律的熵产理论,对管束式换热器传热与流动阻力的不可逆损失的机理进行分析,建立了包括平均熵产、湍流熵产、传热熵产和壁面熵产的局部熵产分析模型,研究获得了顺排和叉排管束布置的流动传热特性及各熵产分布规律,定量研究了管束排布结构对流动换热不可逆性的影响。研究结果表明:湍流熵产和传热熵产是换热器总熵产的主要组成部分,其主要分布在近壁区域和发生流动分离的尾流区域;其中,平均熵产、湍流熵产以及壁面熵产三者随着气体速度的增加而逐渐增加,而传热熵产逐渐降低。不同的管束布置方式下,存在着对应的最优流速,可实现流动与换热过程的总熵产最小。在气相流速较低时,叉排布置方式有利于降低系统的总熵产,从而减少系统的不可逆损失;而当流速较高时,则推荐使用顺排布置方式。