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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种换热器污垢层厚度与孔隙率预测计算方法，适用于预测换热器的沉积厚度和污垢层孔隙率；主要包括以下步骤：建立换热器计算域几何模型；对换热器几何模型进行节点划分；将网格导入换热器沉积程序并设置换热器的运行参数及杂质浓度；使用换热器沉积程序计算分别计算颗粒性杂质和可溶性杂质的沉积质量；计算颗粒性杂质沉积后的沉积厚度和孔隙率；更新可溶性杂质沉积后的沉积厚度和孔隙率；进行换热器长期运行条件下污垢厚度和孔隙率预测，为污垢热阻的计算提供了进一步支持。

主权项：1.一种换热器污垢层厚度与孔隙率预测计算方法：其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立换热器三维几何模型：使用三维建模软件Solidworks建立换热器三维几何模型，包括换热器筒体，传热管束以及支承板；步骤2：运用网格划分软件对步骤1中的换热器三维几何模型进行网格划分；步骤3：将步骤2划分的网格导入计算流体力学软件中，设置换热器的运行压力、温度、流量以及颗粒性杂质和可溶性杂质两种杂质的换热器入口浓度；步骤4：假定当前时刻为t，使用换热器沉积计算模型对Δt时间内颗粒性杂质的沉积质量Δmp及可溶性杂质的沉积质量Δms进行计算；步骤5：计算t+Δt时刻颗粒性杂质沉积后的沉积厚度和孔隙率，具体步骤如下：步骤5-1：计算颗粒性杂质沉积后污垢层厚度污垢层中只含有颗粒性杂质时污垢层的孔隙率最大，当含有可溶性杂质沉积时，可溶性杂质进入颗粒杂质的空隙中导致沉积层空隙率变小；假设只含有颗粒性杂质时污垢层的孔隙率为φmax，根据步骤4中计算的Δt时间内颗粒性杂质的沉积质量Δmp，计算Δt时间内颗粒性杂质沉积后的污垢层厚度变化： 其中：LΔt——Δt时间内颗粒性杂质沉积后的污垢层厚度变化，m；Δmp——Δt时间内单位表面积的沉积质量，kgm2；ρ——污垢层基体的密度，kgm3；φmax——只含有颗粒性杂质时污垢层的孔隙率；因此，t+Δt时刻颗粒性杂质沉积后的污垢层厚度为： 其中L2t为t时刻可溶物沉积后更新的污垢层厚度，在初始时刻t＝0时，L2t＝0；步骤5-2：计算颗粒性杂质沉积后污垢层孔隙率颗粒性杂质沉积Δt时间后，新形成的污垢层孔隙率为φmax，之前t时间内污垢层的孔隙率不变，因此颗粒沉积后的孔隙率为： 其中：x——污垢层内点到沉积壁面的距离；φ2x,t——t时刻可溶物沉积后更新的污垢层孔隙率；步骤6：更新可溶性杂质沉积后的沉积厚度和孔隙率：可溶物沉积时，会将颗粒性杂质沉积层中的空隙填充，假设空隙填充后的最小孔隙率φmin，若可溶性杂质沉积的量少，不足以使空隙率填充到孔隙率最小值，则需要对污垢层的孔隙率进行重新计算；若可溶性杂质的量足以将空隙填充到最小，则沉积层的孔隙率变为φmin，并对沉积层的厚度进行重新计算；具体步骤如下：步骤6-1：计算将污垢层填充到最小孔隙率φmin所需要的可溶性杂质质量Δms,full： 步骤6-2：根据步骤4中计算的Δt时间内可溶性杂质的沉积质量Δms更新可溶性杂质沉积后的污垢层厚度： 步骤6-3：根据步骤4中计算的Δt时间内可溶性杂质的沉积质量Δms更新可溶性杂质沉积后的污垢层孔隙率： 其中：φ1t+Δt——t+Δt时刻颗粒沉积后的孔隙率；步骤7：重复步骤4到步骤6，直到计算时间满足要求，进行换热器长期运行条件下污垢厚度和孔隙率预测。

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