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热往上走

余花生

1年前浏览279

正文共： 744字 4图预计阅读时间： 2分钟

1 前言

化工管道标准规范里常有一个规定，那些输送易燃易爆介质的管道一般不能布置在热管道上面。“热力管道一般布置在油管道的上方，当需布置在油管道下面时，在油管道的阀门、法兰或可能漏油部位下方的热力管道应采取可靠的隔离措施”。这是因为，热浪是往上走的，热管道把周围的空气加热后，空气由于密度变小会往上走，把热量也往上带，容易把上面的管道加热。今天，我们用一个简单的案例来演示一下。

2 建模与网格

建立一个二维平面外流场域，三根直径Φ20mm的管道，竖直布置，中心间距50mm，中间的管道温度80℃，环境温度25℃。这里将上下两根管道设置为实心，中心的管道为空心，便于边界条件的设定。采用对称模型，减小计算量。整个计算域尺寸为宽0.2m（1/2模型），高1m，中间管道位于计算域中心。

3 边界条件与设置

开启能量方程。

采用SST k-ω湍流模型。

设置流体为空气，密度采用不可压缩理想气体模型，也可以采用boussinesq模型。

设置固体（上下两根管）的材质为默认的铝。

开启重力加速度，计算自然对流。

中间管道壁面设置为恒温面，温度80℃。

计算域上下和侧面设为压力出口边界，表压0Pa，回流温度25℃。

另外，本案例计算了两种情况，带辐射传热和不带辐射传热，用DO辐射模型计算辐射传热。

4 计算结果

两种情况下，管道的温度情况如下。可以看出，上面的管道温度明显高于下面管道，速度云图可以清晰显示温度的传递路径，上面的管道被向上的热浪加热。另外，考虑辐射传热后，下面管道的温度略有增加，这是因为中心管道通过辐射也传递了一部分热量给下面的管道，但是这部分热量应该是很小的；与此同时，考虑辐射传热后，上面管道的温度有明显的降低，这是因为管道被加热后通过辐射传递了一部分热量。对于实际情况的模拟，建议还是将辐射传热考虑进去为好。

来源：仿真与工程

湍流

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首次发布时间：2023-07-05

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