入口流速对介质流场的影响及分析

入口流速对介质流场的模拟试验模型为盘管的1/2圈。

（1）当无积炭层（h=0mm）时，不同入口流速对介质温度场的影响

当有机热载体炉无积炭层，入口流速为0.5m/s时的流场温度图如图4-5所示，当有机热载体炉无积炭层，入口流速为1.5m/s时流场温度、压力、流速分布图分别如图4-6a、图4-6b、图4-6c所示。

从图4-5当h=0mm，v=0.5m/s时的模拟温度场全景图进出口两端温度对比可知，介质从入口到出口升温情况如下：辐射面升高6K，中间升高4K，保温层未升高。整体进口温度为553K，出口温度为567K，升温最大达14K/半圈（为钢管壁），中间主体介质部分约为4K/半圈，整体升温明显，升温较快，且升温不均匀。

从图4-6a当h=0mm，v=2.0m/s时的模拟温度场全景图进出口两端温度对比可知，介质从入口到出口升温情况如下：辐射面升高4K，中间升高1K，保温层未升高。整体进口温度为553K，出口温度为562K，升温最大为9K/半圈（为钢管壁），中间主体介质部分约为1K/半圈，整体升温不是特别明显，升温较慢，且升温较为均匀。

对比图4-5与图4-6可知，当h=0mm，v=1.5m/s时，盘管内有机热载体加热较h=0mm，v=0.5m/s时更慢，也更均匀，不易积炭。但是当h=0mm，v＞1.5m/s或流速更高时，通过模拟发现，迭代方程无法收敛，说明此时由于介质流速过快，钢管还来不及对管内介质进行加热，介质就已经流走（或者是加较慢，无法满足生产需要）；所以模拟无解。

图4-5 当h=0mm，v=0.5m/s时的模拟温度场全景图（此截图来源于FLUENT6.3软件）

（2）当无积炭层（h=0mm），v=1.5m/s时，介质出口速度场分布

从图4-6b可看出，当无积炭层（h=0mm），v=1.5m/s时，盘管内有机热载体流速分布具有如下特征：

1）靠管壁两侧的有机热载体流速较慢，尤其是辐射管壁侧更为明显。

(www.xing528.com)

图4-6a 当h=0mm，v=1.5m/s时的模拟温度场全景图（此截图来源于FLUENT6.3软件）

图4-6b 当无积炭层（h=0mm），v=1.5m/s时，介质出口速度场分布（此截图来源于FLUENT6.3软件）

图4-6c 当无积炭层，流速为1.5m/s时的模拟压力场全景图（此截图来源于FLUENT6.3软件）

2）有机热载体管内流速从管壁往管子中心逐渐增大，辐射段有辐射热侧的紊流层比保温侧的紊流层区域更大。

3）靠近辐射管壁，层流与紊流交界处，有机热载体介质流速接近最大。

4）靠近辐射管壁温流区域的颜色显示可看出，有个别地方的有机热载体流速方向是变化的，甚至回流，但是所占比例极小。

（3）当无积炭层（h=0mm），v=1.5m/s时，介质出口压力场分布

当有机热载体炉盘管内无积炭层，且流速为1.5m/s时的压力场模拟结果分析如下：①从盘管入口到出口压力场逐渐增大；②同一盘管剖切面从辐射面到保温层面压力逐渐减小。