多V字形板式换热器流动与传热性能研究

发布时间：2020-04-21 04:51

【摘要】：板式换热器应用领域十分广泛,特别是在动力、化工、制冷等领域。它具有紧凑灵活且高换热效率等诸多优点,引得国内往外很多学者对其进行研究。从已发表的文献中我们发现,对于板式换热器的研究主要集中对它的波纹倾角、波高以及波距进行研究,通过改变这些参数然后分析传热换热特性数据以获取最佳的几何尺寸。然而很少有文章去研究或者关注波纹板上V字形数量对换热特性的影响,同时在对带有不同V字形数量的波纹板式换热器的换热机理的理论研究也是极少的。本文使用的了板面具有5个V字形结构的多V字形板式换热器。并通过实验研究和数值模拟分析相结合的方法对板间流动和传热特性进行研究,而且对流动换热的机理进行了深入探讨。首先为了研究多V字形板式换热器的传热和阻力特性,本文搭建了换热系统实验台,实验分为两部分:一是以水为工质,进行冷水和热水换热的水-水换热试验段;另一个是以润滑油为研究工质,进行冷水和热油换热的油-水试验段。实验操作中,通过改变多V字形板式换热器进口工质的体积流量和温度等参数,获取一系列实验参数,对数据进行分析且从中剔除实验误差。并推导出传热流动经验关联式,还用面积换热因子对板式换热器的整体性能进行分析。实验结果表明:在用水实验时,换热器的换热量、传热系数和压降均随热侧体积流量的增加而增加;范宁摩擦因子随热侧雷诺数的增加而减小;换热因子和面积质量因子均随雷诺数的增加而减小。在用润滑油实验时,换热器的换热量、传热系数和压降也均随热侧体积流量的增加而增加;范宁摩擦因子随热侧雷诺数的增加而减小;换热因子和面积质量因子均随热侧雷诺数的增加而减小。然后建立了带有进出口及导流区的完整双流道的多V字形板式换热器模型,深入研究不同V字形数量对板式换热器的流动和换热特性的影响。数值分析结果表明:随着板式换热器V字形数量的增加,板间流体从十字交叉流逐渐变为曲折流,且当V字形数量为5时流态为完全的曲折流。压降、范宁摩擦因子和努谢尔特数均随着V字形数量的增加而增加。并且综合性能分析指标表明,多V字形板式换热器整体性能优于其他三种板式换热器。最后使用场协同原理和(?)传递理论对板式换热器内的多场耦合和能量品质进行深入的理论研究。结果表明:板式换热器的场协同数随V字形数量的增加而增加,温度梯度与速度矢量之间的夹角β随V字形数量的增加而变小,且较小的夹角β会产生更好的换热效果。板式换热器的传(?)有效度是随着V字形数量的增加而增加,说明有用能的传递效率得到了提升。这样不仅全面的考虑板式换热器换热和流动过程的不同场的协同作用,还考虑了板式换热器的流动换热过程的能量品质的传递。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK172

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