微通道热管换热器数值模拟研究

发布时间：2017-06-27 21:23

  本文关键词：微通道热管换热器数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的快速发展,建筑能耗在现有能源消耗系统中的比例不断增加,面对日益紧张的能源问题,如何减少暖通空调系统能耗显得尤为重要。建筑空调系统节能的途径有很多,其中在空调系统中设置热回收装置以回收排风冷量,一直是国内外学者研究的课题之一。本文针对空调系统的节能问题,将热管换热器与微通道换热器有机结合,提出了一种新型热回收装置——微通道热管换热器,并对不同翅片形式的微通道热管换热器换热单元的散热性能进行了理论分析和数值模拟研究。换热单元的翅片形式对换热器的换热性能具有至关重要的影响,本文以平直翅片、百叶窗翅片、多孔式翅片三种换热单元为研究对象,基于CFD对其流动、换热过程进行了数值模拟研究。主要研究内容如下：首先,介绍了换热器换热单元流动传热的理论基础,介绍了CFD软件ANSYS Workbench,并基于ANSYS Workbench建立了不同翅片换热单元流道的物理模型、数学模型及控制方程。其次,分别对平直翅片、百叶窗翅片、多孔式翅片换热单元进行了数值模拟研究,得出了换热单元流场的温度、压力分布,翅片表面温度分布以及流体速度矢量图,j(换热因子),f(摩擦因子)图。采用各自对应的实验关联式以及实验数据,以j和f为比较指标,将本文数值模拟结果与实验关联式计算结果或实验数据进行比较,验证了数值模拟方法的有效性。最后,以无量纲因子j/f为综合换热指标,对三种翅片形式的换热器综合性能进行了对比分析,得出不同翅片形式的性能差异。
【关键词】：换热器 翅片 数值模拟 空调冷量回收
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 课题研究意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 热管换热器13-15
• 1.3.2 微通道换热器15-17
• 1.4 研究的主要内容17-19
• 2 换热器翅片流动与传热模型的理论基础19-33
• 2.1 课题相关软件介绍19-20
• 2.1.1 计算机辅助仿真19
• 2.1.2 ANSYS Workbench软件简介19-20
• 2.2 物理模型的建立20-28
• 2.2.1 平直翅片换热单元模型20-23
• 2.2.2 百叶窗式翅片换热单元模型23-26
• 2.2.3 多孔式翅片换热单元模型26-28
• 2.3 数学模型的建立28-31
• 2.3.1 基本假设28-29
• 2.3.2 控制方程29
• 2.3.3 湍流模型29-30
• 2.3.4 物性参数30
• 2.3.5 边界条件的设定30-31
• 2.3.6 控制方程的求解31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 平直式翅片换热单元的数值模拟33-48
• 3.1 流道模型的网格划分33-37
• 3.2 数值模拟结果分析37-44
• 3.2.1 FLUENT求解器37-38
• 3.2.2 主要换热性能指标38-39
• 3.2.3 单元流场压力及温度分布图39-41
• 3.2.4 空气进口速度对流动换热的影响41-43
• 3.2.5 翅片j、f因子随Re数的变化曲线43-44
• 3.3 结果校验与误差分析44-47
• 3.3.1 结果校验44-47
• 3.3.2 误差分析47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 百叶窗式翅片换热单元的数值模拟48-63
• 4.1 流道模型的网格划分48-50
• 4.2 数值模拟结果分析50-58
• 4.2.1 FLUENT求解器50-51
• 4.2.2 单元流场压力、温度及速度分布图51-54
• 4.2.3 空气进口速度对流动换热的影响54-57
• 4.2.4 翅片j、f因子随Re数的变化曲线57-58
• 4.3 结果校验与误差分析58-62
• 4.3.1 结果校验58-61
• 4.3.2 误差分析61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 多孔式翅片换热单元的数值模拟63-78
• 5.1 流道模型的网格划分63-65
• 5.2 数值模拟结果分析65-73
• 5.2.1 FLUENT求解器65-66
• 5.2.2 单元流场压力、温度及速度分布图66-68
• 5.2.3 空气进口速度对流动换热的影响68-71
• 5.2.4 翅片j、f因子随Re数的变化曲线71-73
• 5.3 结果校验与误差分析73-75
• 5.3.1 结果校验73-74
• 5.3.2 误差分析74-75
• 5.4 三种类型翅片换热单元的综合性能比较75-76
• 5.5 本章小结76-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83

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2 逄燕;刘赵淼;;温黏关系对微通道内液体流动和传热性能的影响[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

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4 刘丽昆;逄燕;刘赵淼;;几何参数对微通道液体流动和传热性能影响的研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

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8 周继军;刘睿;张政;廖文裕;佘汉佃;;微通道传热中的两相间歇流[A];上海市制冷学会2011年学术年会论文集[C];2011年

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10 娄文忠;Herbert Reichel;;硅微通道致冷系统设计与仿真研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

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