【正文】 生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)模變得越來越大，換熱器作為一種工業(yè)生產(chǎn)通用設(shè)備，還需要滿足工業(yè)生產(chǎn)過程的要求，以及換熱器傳熱能力越來越大。由于對殼管式換熱器管的長度是由加工工藝條件決定，有必要擴(kuò)大殼端直徑，以擴(kuò)大傳熱能力。隨著換熱器的直徑的增大和長徑比的減?。↙/D），殼程流體流動分布不均變得更難以控制和殼層的壓力降增長的更快，這不僅降低了換熱器整體傳熱性能，而且也引起了傳熱管的振動。這些都是被ZHOU Senquan ，Chiou J . P ，Ulrich Mohr and Hor st Gelbe證明的。為了使流體流動同源分布，S. S. Mousavi , K. Hooman and L. Maharaj , J . Pocock , B. 。但沒有任何有關(guān)軸流管殼式換熱器流體流動分布的報告，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模換熱器。設(shè)置流體流動分布器有優(yōu)點也有缺點。一方面殼層流體流動分布不均可以迅速好轉(zhuǎn)，另一方面殼層壓降在同時可迅速提高。所以發(fā)展流體流動殼式換熱器管區(qū)理論，數(shù)值和實驗研究是非常重要的。這項研究計劃的目的是優(yōu)化換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)，以提高殼程流體流動分布的不均勻性，根本上減少殼層壓降以及分別提高了理論，數(shù)值和實驗研究方法，整體傳熱性能。在這篇文章中，將介紹各種換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的理論方法。 1 物理模型 整體殼程結(jié)構(gòu)圖和流體的殼管式換熱器機(jī)智和軸流流分配器位置如圖1（a）所示。圖1(b) 是殼側(cè)流分銷結(jié)構(gòu)圖。事實上，流體分配器結(jié)構(gòu)很容易理解的，從圖1（b）上看，是一個指定的穿滿許多小孔的穿孔板。該理論研究的目的是要找到一個數(shù)學(xué)模型，帶出了最佳的分布比例作為換熱器參數(shù)的函數(shù)。流體流動的影響殼區(qū)主要表現(xiàn)為以下方面：（1）沖壓比分配器。（2）交叉管行。（3）安排式管。（4）管間距。（5）管外徑。 管殼殼端配置與軸流式換熱器示意圖1為了表達(dá)研究的物理模型更簡潔，當(dāng)我們考慮到部分單位和其進(jìn)口和出口唯一時，我們把它看作一個矩形熱處理軸流換熱器。該換熱器管子是36毫米規(guī)格，尺寸為φ25 mm 2. 5 mm 1 000 mm。該換熱器外觀尺寸是維立方體360毫米 120毫米 1 000毫米。該換熱器高程圖2（a）所示，布置風(fēng)格和管參數(shù)如圖2（b）所示。2 數(shù)學(xué)模型為了找到了理論方法，數(shù)學(xué)模型理論分析模型，必須首先建立如圖（3）所示。以下假設(shè)的建模和光照是通過進(jìn)口和分配器區(qū)域流體流動必要的。（1）許多小孔是分布在流體擋板上，小孔直徑是微不足道的。（2）分布式擋板打孔比率是一個連續(xù)x函數(shù)。（3）在x方向流體流量，如圖所示3所示。（4）流體流速通過均勻分布擋板?；谏鲜黾僭O(shè)和下一步的分析，可以很容易地分別推導(dǎo)出x方向的速度分布和壓力降的x方向，z方向和xz方向。質(zhì)量平衡方程的無窮小如圖4所示 ，差分方程的X方向的方程式： （1） 用和分別表示X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)，有 （2）邊界條件是：x = X 和 u( x) = 0，所以方程式（2）用積分可表示為： （3） （4） X坐標(biāo)的壓力降無窮小面積的能量平衡方程，如圖4所示。它差分方程x方向的壓力降，可表示為： （5）殼側(cè)的水力直徑，邊界條件是x = 0和Δp ( x) = 0，所以他的積分方程式（5）可以表示為： （6） （7） XZ方向的壓力降據(jù)當(dāng)?shù)亓髁糠植己土鲃拥牧黧w壓力降，由x方向轉(zhuǎn)到z方向，我們可以得到如下方程的局部壓力降： （8） Z坐標(biāo)的壓力降據(jù)當(dāng)?shù)氐牧黧w壓降通用公式，我們可以得到它的流體通過的小型分流器擋板孔當(dāng)?shù)貕航捣匠淘趜方向如下： （9） 同質(zhì)分配公式眾所周知的是，同源流體通過分流器可以通過機(jī)械擋板能量平衡方程推導(dǎo)出進(jìn)口交叉出口段的流量分布情況?；就|(zhì)分配公式如下所示： （10） 分析和解決方案聯(lián)合（7），（8），（9）和（10）式，它會得到如下方程： （11）當(dāng)x = X，可以推斷壓降的邊界條件：，和把壓降下x = X代入方程（10），那么我們可以得出以下方程： （12）聯(lián)系方程式（11）和方程式（12），并簡化表達(dá)，那么可以得出以下方程： （13）在理想的模型，優(yōu)化沖壓比可表示如下： （14） 3 數(shù)學(xué)模型在一平方米上的管束對于管殼式換熱器的殼側(cè)的內(nèi)插管束，我們定義為管束管間距，d為外徑和為安裝距離。因此殼下側(cè)管排線，方形排列，可表示為：,，并把它們代入方程式（4），則x方向的速度可以表示為： （15）根據(jù)方程式（7），（8），（9），壓降的x方向，xz方向和z方向在內(nèi)插管束對齊殼側(cè)方向的條件也可以分別寫成方程式（16），（17）和（18）： （16） 其中表示當(dāng)?shù)貕航翟诠苁€一方對齊的管系數(shù) （17） （18）把（16）（17）（18）式代入方程（10）式，可簡化得到： （19）當(dāng) x = X 時，可以推導(dǎo)出如下的邊界條件壓降：, and 將他們代入方程（10）可得到下式： （20）聯(lián)合方程式（19）和方程式（20），簡化表達(dá)，可以推斷公式如下： （21）根據(jù)該對齊殼的管殼式換熱器管束方，最佳流體的分配比例，進(jìn)口或出口區(qū)域可表示如下： （22） 從方程（15）式到方程（21）， （23） （24）定義，表示管內(nèi)管直徑與管間距之比，把它和方程式（23）（24）代入方程式（22），可得妻方程如下： （25）從方程式（25）看出，它已被證明是最佳的流體分配沖壓比，有關(guān)的很多因素可劃分為兩個方面。一個方面是熱殼側(cè)換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)，如外管直徑，管間距，管的排列，分流結(jié)構(gòu)切割長度，管安排的風(fēng)格。另一個方面是操作特性，如雷諾數(shù)可兌換當(dāng)?shù)貕航迪禂?shù)。雖然殼側(cè)流體流動同源分布的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以及模型顯示了最佳的比例關(guān)系，以沖壓換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行特點，但它的正確性，需要通過數(shù)值和實驗方法驗證。調(diào)查將會分別用數(shù)值和實驗方法繼續(xù)進(jìn)行。4 總結(jié) 通過建立數(shù)學(xué)模型和上述分析，可以得出結(jié)論如下：（1）對于管束對齊殼側(cè)，流體流動的主要因素是外管直徑，管間距，管束排列，分流結(jié)構(gòu)切割長度，管安排風(fēng)格 （2）根據(jù)方程式（25），可以很容易地設(shè)計一個最佳的流體流動分布。 （3）殼程壓力降的液體以交叉立方體的方式流出，為了減少壓力殼側(cè)流體下降必須減少交叉的行流。