1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1、研究背景

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等[1]。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的[2]。

目前，能源危机越来越严重，以能源为中心的社会、经济、环境等问题日益突出，节能和能源的合理有效利用显得尤为重要。由于换热器在国民经济和工业生产领域中对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着举足轻重的作用，其传热性能的优劣对节能有着极其重要意义。强化传热是提高换热器综合效率、降低其寿命周期费用的有效措施。要节能降耗，提高工业生产的经济效益，必须研究各种传热过程的强化问题，开发适用不同过程工业要求的强化传热结构及高效换热设备，这不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能工作的迫切任务。

换热器的强化传热就是通过改变影响传热过程的各种因素力求使换热器在单位时间内，单位传热面积上传递最多的热量[3]。强化传热研究的主要目的是提高热量传递过程的速率，力图达到以最经济的设备(重量小、体积小、成本低)来完成规定传递的热量或在设备规模相同的情况下能更快更多地传递热量，用最高的热效率来实现能源的合理利用。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题为综合分析类课题。在一定范围内，通过数值模拟的方法，计算湍流条件下三角形波波纹管内在不同波纹结构条件、不同雷诺数条件下流动与传热特性，得出相关参数如换热系数、努塞尔数，进出口压差、摩擦系数等，并得到有一定普遍意义的计算公式。

波纹管是通过圆管管壁的凸起与凹陷以增加近壁面流体的扰动减薄边界层厚度以强化传热，代价即为增加流动阻力。波纹管是工业领域常用的强化换热方式，以往的研究多采用实验方法，耗时耗力，同时无法针对管内换热强化过程做深层次的分析。数值模拟的方法目前对单相流动和传热过程相对比较成熟，其计算精度可以满足工程要求。通过模拟的方法得到具有工程意义的参数，可以建立工程概念，了解波纹管流动与换热特性。

本文需要针对特定结构参数下的单根波纹管，应用gambit软件进行建模和初步定义边界条件，利用fluent针对管内温度场、速度场和压力场进行求解。最终利用计算所得相关参数，设计一台波纹管式固定管板换热器，实现一定工艺过程，并绘制出图纸。