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为了提高和强化换热器的传热效率,世界上主要工业国都在20世纪70年代开始了强化传热技术的开发研究工作。近年来各国开展的诸多研究工作中,除了对换热器的设计方法作改进外,主要是对换热器的传热管件及结构作改动,从而实现强化传热。大部分的研究和成功地应用都属于无源技术,静态混合器就是随之产生的一类。 静态混合器是相对于动态混合器而言的一种新型高效的化工单元操作设备,已经在石油、炼油、化工、医药、食品、矿冶、塑料挤出和环保等领域应用于液液、液气和气气的萃取、混合、乳化、反应、传质以及强化传热等工艺过程。在众多的静态混合器中,SMV型静态混合器具有更加高效的混合和强化传热作用。 SMV型静态混合器的混合单元由数层宽度不同的波纹板叠加成圆柱状,每层按流道流向与轴向成45°的形式平行布置而成,多级串联使用时相邻的混合单元交错成90°。其对流体的分割、旋转、分流和合流作用,能够减小管壁流体的温度梯度,从而起到强化传热的目的,主要结构参数有:波纹板厚度δ、波纹板的波峰h、波纹板的波纹夹角α以及波纹板与管轴线的夹角β。 本文主要在理论分析的基础上,进行SMV型静态混合器的三维数值模拟,并对其在实际应用的综合性能进行了对比分析,研究内容主要包括: (1)通过经典平板理论研究了SMV型静态混合器的流动与传热机理,并进行了强化换热理论分析,证明了其强化换热的效果; (2)采用FLUENT数值模拟软件对SMV型静态混合器的管内流体传热过程进行三维数值模拟,通过数值模拟得到管内流体的速度场与温度场,并与光管进行对比分析,确定二者的压降和局部传热系数的关系。 (3)运用新的综合性能评价方法对套管式换热器、SMX型静态混合器和SMV型静态混合器进行对比分析,得出三者综合性能的大小,并与理论情况进行对比分析,从而对实践起到一定的指导作用。