在能源问题日益严峻的大背景下，在能源发展新常态的形势下，化工、石油、电力、钢铁、玻璃、水泥、建材、电解铝等能源行业的余热回收利用越发受到关注和重视。作为余热回收利用的关键设备，翅片管空气预热器因为具有传热性能好、结构紧凑、使用轻巧、适应性强等诸多优点而被广泛应用于这些高能耗产业。由于高温烟气是通过翅片管与管内空气进行对流换热预热空气来实现余热回收利用，因此研究翅片管空气预热器管外烟气侧流场的速度、温度和压力分布情况，对于余热回收利用效率的提高具有重要的理论指导意义。
本文的研究对象为宝钢湛江基地焦油管式加热炉的预热段，依据提供的翅片管空气预热器设计计算和翅片的主要参数，开展预热器设计计算工作，得出预热器结构尺寸、翅片管数量、传热面积、烟气进出预热器的压力损失等参数。对换热器进行简化处理，利用前处理软件Gambit对简化后的几何模型进行网格划分，为了进行流固耦合传热计算，边界条件的设置需要将翅片设置成固体网格、烟气流域设置成流体网格。选用CFD求解处理软件FLUENT进行数值模拟，将理论计算的数据设置为边界条件的具体参数，选择合适的湍流模型、控制方程来求解速度-压力耦合场。将理论计算值和数值模拟值进行比较，结果表明换热器出口温度的相对误差为9.3％，压降损失的相对误差为7.4%，数值模拟方法能够验证预热器设计方案的可行性。
通过比较烟气进口速度v=1.18m/s、3.18m/s、5.18m/s、7.18m/s四组工况下的流场分布特性，得出了重要结论：烟气进口速度越大尾流区越小，但是速度的增大并不能消除尾流区的存在；随着烟气进口速度的增大预热器出口温度有所升高，进出口压力损失也增加，风机负荷也随之增大。
- 作 者：
- 黄剑
- 学科专业：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 华中科技大学
- 导师姓名：
- 靳世平
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
