湿空气流经平翅片管表面传热传质的数值研究

发布时间：2017-11-01 10:27

  本文关键词：湿空气流经平翅片管表面传热传质的数值研究

  更多相关文章： 湿工况 平翅片管换热器 传热传质 数值模拟

【摘要】：如今,在生产和化工的许多场合需要用到换热器进行冷热流体的换热过程。其中的平翅片管换热器凭借结构简单、压降损失小等优点,在空调制冷领域使用广泛。在当前能源短缺的大背景下,需要进一步强化翅片空气侧的换热效果,制造更加紧凑、高效、节能的换热器。关于热质类比过程中刘易斯因子的取值范围,研究者们给出了不同的研究结果,需要找出适用于湿工况平翅片的合适范围。本文的研究内容具有重要的科学价值和现实意义。本文研究了析湿工况下湿空气与平翅片管换热器在空气侧的传热传质现象。由于相变过程传热传质的复杂性,使用实验方法不能获得流场内完整的温度场和速度场等分布情况,因此本文采用数值方法进行研究分析。对湿空气流经平翅片管换热器的相变换热过程作出合理假设,建立了空气侧传热传质的数值模型,对模型的合理性和可行性作出验证,使用FLUENT软件对所建立的数值模型进行求解。研究了湿空气入口速度在1～6m/s、相对湿度在30%～100%范围内,2-5排翅片管换热器的相变换热过程。分析湿空气入口状态参数和换热器管排数对换热量、传热传质系数、热质比拟结果和翅片效率的影响。研究结果表明翅片表面为部分湿工况时,位于管排前侧湿空气入口端的不凝区域随着入口流速的增大而增大,管排后侧的不凝区域随着入口流速的增大而减小。翅片表面的总凝结量和总换热量会随着湿空气入口流速增加而增大,随相对湿度的增大而增大,随换热器管排数的增加而增大。从靠近空气入口处的上游部分到下游部分,每排管的换热量和凝结量均逐渐递减。湿空气入口速度大于一定值时,第二排管的凝结量会接近于第一排管的凝结量。本文研究范围内刘易斯因子Lef的取值在0.9～1.01之间。传热和传质翅片效率在湿空气入口速度增大时降低,在管排数增加时提高。入口相对湿度增大,传热翅片效率下降,传质翅片效率增大。
【关键词】：湿工况 平翅片管换热器 传热传质 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 含不凝气体的蒸汽凝结10-11
• 1.3 课题研究现状11-21
• 1.3.1 理论研究进展11-12
• 1.3.2 实验研究进展12-14
• 1.3.3 数值研究进展14-15
• 1.3.4 空气侧传热传质特性研究15-17
• 1.3.5 翅片效率研究进展17-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 2 湿空气的凝结模型22-32
• 2.1 物理模型22-23
• 2.2 基本假设23-24
• 2.3 数学模型24-26
• 2.3.1 控制方程24-25
• 2.3.2 源项添加25-26
• 2.4 网格无关性验证26-27
• 2.5 模型的合理性验证27-28
• 2.6 相关参数介绍28-31
• 2.7 本章总结31-32
• 3 两排管换热器数值模拟结果及分析32-51
• 3.1 流场分析32-34
• 3.1.1 速度场分析32-33
• 3.1.2 温度场分析33
• 3.1.3 浓度场分析33-34
• 3.2 翅片表面凝结速率和凝结量34-39
• 3.3 翅片表面换热量39
• 3.4 翅片表面换热系数、传质系数和析湿系数39-43
• 3.5 传热传质的类比43-46
• 3.6 翅片效率46-49
• 3.7 管壁温度的影响49
• 3.8 本章总结49-51
• 4 多排管换热器数值模拟结果及分析51-63
• 4.1 流场分析51-53
• 4.2 翅片表面换热量和凝结量分析53-56
• 4.3 管排数对传热传质类比的影响56-59
• 4.4 管排数对翅片效率的影响59-60
• 4.5 多排管压降分析60-61
• 4.6 本章总结61-63
• 结论与展望63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 韩维哲;丁国良;胡海涛;庄大伟;;湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递的数值模型[J];上海交通大学学报;2013年03期

2 李晓伟;吴莘馨;何树延;;含不凝性气体冷凝对流传热传质过程的数值模拟[J];工程热物理学报;2013年02期

3 韩维哲;丁国良;胡海涛;庄大伟;;湿工况下翅片管式换热器中刘易斯因子的数值研究[J];制冷学报;2012年06期

4 田丽亭;何雅玲;雷勇刚;;湿工况下平直翅片对流传热传质数值研究[J];工程热物理学报;2010年04期

5 刘训海;张华;;工程计算中关于翅片效率的一个问题[J];制冷与空调;2008年02期

6 马小魁;丁国良;张圆明;;析湿工况下开缝翅片管换热器空气侧热质比拟关系特性分析[J];机械工程学报;2008年02期

7 任能;谷波;;湿工况下平翅片传热传质实验与数值模拟[J];化工学报;2007年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李成;湿空气及其烷烃混合物的凝结换热研究[D];清华大学;2011年

2 马小魁;空调蒸发器空气侧特性及系统制冷剂分布[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘泉;纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究[D];中国科学技术大学;2015年

2 房达;空气—水蒸气混合气体凝结与对流换热特性的数值模拟[D];山东大学;2014年

3 熊伟;湿空气流过冷翅片表面析出液滴过程的热质传递数值仿真[D];上海交通大学;2013年

4 于冠勇;湿空气冷凝器性能研究[D];南京航空航天大学;2012年

，

本文编号：1126422