Page 108 - 《橡塑技术与装备》2025年9期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

热油系统加热器的空心管对管道温度场

特性的影响

宋宇谟，董立佳，李国胜，卢守相，李战
( 大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116000)

摘要 ： 加热器是热油系统中控制温度、调节热能的关键组成部分。加热器中存在一个空心管结构，其不起加热作用，但能降
低加热过程中加热器的表面温度。为了研究空心管在加热过程中如何影响系统的温度场特性，分别建立了带有空心管和无空心管
的加热器，使用 Ansys Fluent 软件进行热流耦合分析。结果表明，空心管对管道中热油的流动状态有着显著的影响，其能迫使热
油以较高速度流经加热器表面，使得加热器表面温度显著降低。
关键词 ： 热油系统 ；空心管 ；温度场特性 ； Fluent
中图分类号 ： TQ330.73 文章编号 ： 1009-797X(2025)09-0056-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.09.012

0 引言 茂桃等人对离合器接合过程中油路的散热特性进行数
对加热系统内部的结构设计是至关重要的，既要 值模拟，研究了入口流量及相对转速对摩擦副流域温
考虑热油在管道中的流动状态，也要关注热油的温度 度场的影响规律 [7] 。潘丽艳等人以 T 型管道内冷热流
变化，对这一过程的仿真是典型的热流耦合问题。在 体交混的上游区管壁及流体为研究对象，研究冷热流
热流耦合仿真的研究中，许多研究人员在各自的领域 体交混对管道力学性能影响和传热机理变化 [8] 。
做出了不同贡献。 本文以热油系统中的加热器为研究对象，研究加
胡爽等人以热油输送管道为研究对象，对原油在 热器及其加热流体的温度场特性。传统的加热棒会在
管道中的流动过程进行模拟。通过改变流体的入口速 其中心配备一个空心管，其不起加热作用，为了研究
度以及管道的外壁环境温度，得出结论 ：管道的温度 其对温度场特性的影响，建立了无空心管的加热器模
变化情况与流体的入口速度无明显的关系 [1] 。李支茂 型与之对比。利用 Ansys Fluent 对加热过程进行流热
等人设计了一种新型选粉机轴承油润水冷系统。仿真 耦合分析，得到流场的温度、速度、压力分布，并分
分析了系统各部分结构与工作原理，满足了现代大型 析温度分布的成因。
选粉机轴承的冷却要求 [2] 。曹先慧等人对埋地热油管
道沿径向温度进行了数值模拟，得到了不同保温层厚 1 基本理论
度时管道径向温度及热流量的变化 [3] 。覃秋等人对沥 1.1 流体控制方程及湍流模型
青的加热和保温过程进行流场特性、传热机理、传热 假设热油为不可压缩流体，湍流状态下采用时间
效果的分析。比较不同形式的热油系统盘管的加热方 平均法，即用平均值和脉动值之和代替流动变量，进
式对于油罐加热保温的影响 [4] 。张跃等人对接力热管 行流场稳态模拟分析。质量守恒方程和动量守恒方程：
式油管系统的伴热过程进行了模拟计算。计算结果表
（1）
明 ：接力热管式油管系统能有效提升稠油的出口温度，
其伴热效果随热管支数的增加而降低 ；在保证热管内 （2）
管内径一定时，热管的间隙越小，出口油温越高 [5] 。  2 

( v + ∇
τ = µ ∇   v T  ) − ∇ ⋅ vI 2  

T 


( v + ∇ 3
任国哲等人研究沿程管路换热与滑油流动之间的耦合 作者简介 ：宋宇谟（1992-），男，硕士 , 工程师 , 主要从

) − ∇ ⋅
v
µ ∇
τ =

vI


∂


)
ρ
ρ
问题，建立了润滑系统管路热流耦合计算模型 [6] 。朱 事机械设计工作。 ( kv = ∇ ⋅  (Γ ∇ ) k + G − 3 Y + S + G
( ) k + ∇ ⋅
∂

k
t ∂ ( ) k + ∇ ⋅ ( kv = ∇ ⋅ (Γ ∇ k ) k + k G − k Y + b S + G
)
ρ
ρ
t ∂ k k k k b
9
·56· ∂ (ρω + ∇ ⋅ (ρω  ) v = ∇ ⋅ (Γ ∇ ω ) G+ − Y + 51 卷 第 期
第
)
G
S +
)
ω
k
t ∂ ∂ (ρω + ∇ ⋅ (ρω  ) v = ∇ ⋅ (Γ ∇ ω ) G+ w − ω ω b G
Y +
S +
t ∂ k ω w ω ω b
t −
q = MC P ( 2 t 1 )
q = MC t − t )
P
q = ( h t − t ) = ( 2 h t 1
∆
w
q = f ( h t − t f ) = h t
∆
w
q = t ∆ = t ∆
1 t ∆ t ∆
h q = R 1 h = R
h h