En tant qu'équipement clé pour la conversion et l'utilisation de l'énergie, le noyau de la conception d'un échangeur de chaleur réside dans l'amélioration du coefficient de transfert thermique et la réduction de la consommation d'énergie lors du processus d'échange thermique. Basé sur la théorie de la production d'entropie de la deuxième loi de la thermodynamique, le mécanisme des pertes irréversibles du transfert de chaleur et de la résistance à l'écoulement dans un échangeur à faisceaux tubulaires a été analysé. Un modèle d'analyse locale de la production d'entropie incluant la production moyenne d'entropie, la production d'entropie turbulente, la production d'entropie de transfert thermique et la production d'entropie de surface a été établi. L'étude a obtenu les caractéristiques d'écoulement et de transfert thermique des agencements en rangées parallèles et en rangées croisées, ainsi que les lois de distribution de chaque production d'entropie, et a quantifié l'impact de la structure de disposition des faisceaux sur l'irréversibilité de l'échange thermique de l'écoulement. Les résultats montrent que la production d'entropie turbulente et la production d'entropie du transfert thermique constituent les principales composantes de la production totale d'entropie de l'échangeur, principalement réparties dans la zone proche de la paroi et dans la région des recirculations de séparation d'écoulement; parmi elles, la production moyenne d'entropie, la production d'entropie turbulente et la production d'entropie de surface augmentent progressivement avec l'augmentation de la vitesse du gaz, tandis que la production d'entropie du transfert thermique diminue progressivement. Selon les différents modes d'agencement des faisceaux, il existe une vitesse d'écoulement optimale correspondante qui permet de minimiser la production totale d'entropie du processus d'écoulement et de transfert thermique. À faible vitesse d'écoulement gazeux, l'agencement en rangées croisées est favorable pour réduire la production totale d'entropie du système, réduisant ainsi les pertes irréversibles du système; à vitesse élevée, il est recommandé d'utiliser l'agencement en rangées parallèles.

échangeur à faisceaux tubulaires; analyse de la production d'entropie; agencement en rangées parallèles; agencement en rangées croisées