冰区船舶换热器中两相流传热特性的仿真与实验研究

摘要

为了防止冰区船舶在航行时换热器发生冰堵,以管壳式换热器管程换热管为研究对象,通过编译UDF程序,在CFD软件FLUENT中将传热传质模型嵌入欧拉-欧拉双流体模型对海水-冰晶两相流在水平换热管内非等温流动的传热特性进行数值模拟,同时采用实验测试系统展开实验对照.结果表明:恒定热流密度边界条件下,在入口含冰率IPF=0％～30％,U=1～3 m/s范围内,海水与冰晶之间的传热传质过程随流速、冰晶体积分数,以及热流密度的增加而增强,局部平均传热系数随入口流速和含冰率增加先增加最终趋于稳定.由于换热管直径相比于海水管道相对较小,对于换热管中两相流的非等温流动采用实验和理论相结合的研究方式具有很重要的意义.