板翅式换热器翅片表面性能试验研究与数值模拟

发布时间：2017-03-19 07:00

  本文关键词：板翅式换热器翅片表面性能试验研究与数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高效、紧凑式换热器由于在节省能源与材料方面的优越性受到广泛关注。板翅式换热器作为其中的一种,已广泛应用于石油化工、能源动力、冶金、制冷等工业领域。板翅式换热器性能主要取决于翅片表面的传热与流动特性。常见的翅片表面有平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片、百叶窗翅片等。然而国内长期采用日本通用翅片性能曲线,使得国产板翅式换热器的热力设计误差很大。因此,通过试验获取国产翅片表面性能曲线;运用数值模拟技术分析翅片表面传热与流动特性,是一项十分重要而有意义的研究工作。本文从试验研究和数值模拟两方面,对板翅式换热器翅片表面性能进行了初步探讨,主要研究工作和结论包括: (1)为研究板翅式换热器翅片表面性能,本文基于CFD 模拟优化设计了一台吸入式直流传热风洞,并搭建了该传热风洞试验系统,包括空气系统、蒸汽系统和测量系统。 (2)在传热风洞实验台上,对常见的三种不同规格板翅式换热器翅片表面性能进行了冷态、热态试验研究,得到了不同结构参数及操作参数下翅片表面性能曲线,并与国外翅片性能曲线进行了比较。结果表明,国产翅片冲压工艺和板翅式换热器钎焊技术已接近国外水平,翅片摩擦因子与国外相当,传热性能比国外略低。获得的性能曲线,为国产板翅式换热器提供了设计依据。 (3)采用计算流体动力学方法对板翅式换热器单通道流场进行了数值模拟,对比研究了不同结构参数和操作参数对翅片表面性能的影响。分别分析了平直翅片的翅片高度和翅片间距、锯齿翅片的切开长度、波纹翅片的波幅与波距对翅片表面流动与传热性能影响。结果表明:在相同操作条件下,锯齿翅片和波纹翅片的传热性能明显优于平直翅片。 (4)探讨了板翅式换热器的工程应用。根据其结构紧凑、换热效率高的特点,设计开发了一种用于燃油燃气锅炉余热回收的专利产品。该产品投入使用后,在节能、环保、经济性等方面效益显著。
【关键词】：板翅式换热器 表面性能 风洞试验 数值模拟 计算流体动力学
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 板翅式换热器简介10-14
• 1.2.1 板翅式换热器的基本结构10-11
• 1.2.2 翅片的型式与作用11-13
• 1.2.3 板翅式换热器材料与制造工艺13-14
• 1.2.4 新型板翅式换热器的开发现状14
• 1.3 板翅式换热器传热与阻力特性的研究背景与现状14-16
• 1.3.1 紧凑式换热器试验研究进展14-15
• 1.3.2 风洞试验概述15-16
• 1.4 CFD 数值模拟技术16-18
• 1.5 本文的主要研究内容18-19
• 参考文献19-24
• 第二章 基于 CFD 的传热风洞实验台优化设计24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 风洞设计概述25-27
• 2.2.1 风洞的类别25
• 2.2.2 风洞实验的理论基础25-27
• 2.3 基于CFD 的风洞试验台数值模拟27-30
• 2.3.1 粘性流体力学的基本方程28
• 2.3.2 数学模型的选取28-30
• 2.3.3 数值方法30
• 2.3.4 网格划分30
• 2.3.5 边界条件30
• 2.4 模拟结果与分析30-39
• 2.5 小结39-40
• 参考文献40-42
• 第三章 板翅式换热器翅片表面性能的试验研究42-56
• 3.1 引言42-43
• 3.2 试验系统43-45
• 3.2.1 空气系统43-44
• 3.2.2 蒸汽凝结水系统44
• 3.2.3 测量系统44-45
• 3.2.4 试验元件45
• 3.3 测量仪器的选择45-49
• 3.4 试验数据处理49-50
• 3.4.1 总体传热系数49
• 3.4.2 传热因子49-50
• 3.4.3 摩擦因子50
• 3.5 试验结果与分析50-53
• 3.6 误差源分析53
• 3.7 小结53-54
• 参考文献54-56
• 第四章 板翅式换热器翅片表面性能的 CFD 数值模拟56-69
• 4.1 引言56-57
• 4.2 板翅式换热器翅片表面性能的数值模拟57-67
• 4.2.1 控制方程57
• 4.2.2 计算模型57-58
• 4.2.3 计算结果分析58-67
• 4.3 小结67-68
• 参考文献68-69
• 第五章 工程应用69-78
• 5.1 引言69-70
• 5.2 肋板式省燃器简介70-73
• 5.2.1 肋板式省燃器的结构简介70-72
• 5.2.2 肋板式省燃器的热力设计72-73
• 5.3 肋板式省燃器应用实验研究73-75
• 5.4 经济性评价75-76
• 5.5 小结76-77
• 参考文献77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 本文主要工作总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 附录80-81
• 在读期间发表的论文及参加的科研项目81-82
• 致谢82

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘敏珊;李娜;董其伍;;板翅式换热器的研究进展[J];化工设备与管道;2007年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 梁小强;矩形翅片滴形管流动与传热性能的数值模拟研究[D];东华大学;2011年

2 王飞;板翅式换热器性能实验研究[D];大连海事大学;2011年

3 王凯峰;液力缓速器的热交换系统传热性能仿真与试验方法研究[D];吉林大学;2007年

4 黎兵;板翅式油散热器性能的实验研究及数值模拟[D];重庆大学;2007年

5 曾时明;电站直接空冷式翅片管换热和流动规律及空冷单元流场特性数值研究[D];北京交通大学;2007年

6 付颜红;汽车空调冷凝器钎焊“翅片熔蚀”现象的分析研究[D];重庆大学;2010年

7 李影;基于汽车尾气余热回收的温差发电研究[D];电子科技大学;2010年

8 唐栩宸;大型天然气发动机温差发电系统的研究[D];西南交通大学;2012年

9 张绍林;紧凑式空冷器的传热数值模拟及热力学研究[D];华中科技大学;2012年

10 张奥;工程机械散热器传热特性分析[D];吉林大学;2013年

  本文关键词：板翅式换热器翅片表面性能试验研究与数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：255650