人字形板式换热器强化传热研究及场协同分析

发布时间：2017-03-23 15:02

  本文关键词：人字形板式换热器强化传热研究及场协同分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。目前板式换热器被广泛地应用在采暖、生活热水、空调、化工、石油等领域,随着应用范围的不断扩大,迫切需要对使用油类介质的低雷诺数流动和换热其进行更深入的研究。 本文选取波高3.8mm、波距13.4mm,人字形波纹角度分别为30°、60°(工程上常称为“软”“硬”板片)的混合板式换热器作为实验研究对象,搭建了板式换热器流动换热性能实验台,进行了水—水、水—油换热实验。得出了人字形板式换热器在雷诺数1000＜Re＜10000和30＜Re＜300范围内的换热准则方程式和摩擦系数关系式,换热器的换热因子和摩擦因子以及面积质量因子随雷诺数的变化趋势,并与管壳式换热器进行对比。 为了进一步探索人字形板式换热器在低雷诺数下的换热和阻力特性,本文对波纹角度β=20°～70°,波高H=3mm～6mm,波距L=10mm～25mm范围内的多组几何参数的人字形板式换热器进行了数值模拟,得出了人字形板式换热器的三个波纹参数对换热与阻力特性的影响规律:(1)相同雷诺数下,换热因子随着波纹角度的增大先增大后减少,在波纹角度60°时达到最大值。摩擦因子随着波纹角度的增大而增大。面积质量因子j/f随着波纹角度β的增大而减少;(2)相同雷诺数下,换热因子和摩擦因子的变化趋势基本一致,均随波距的减少而增大,面积质量因子j/f随着波距的增大而增大;(3)相同雷诺数下,换热因子和摩擦因子均随波高的增大而增大,但是随着波高的增加,换热因子j增加较快,而摩擦因子f增加较慢,导致面积质量因子j/f随着波高的增加而增加。 在数值计算的基础上,综合分析了波纹角度、波高以及波距对换热与流动特性的影响,并通过对计算数据的拟合得到了人字形板式换热器在30＜Re＜240范围内的换热准则综合方程式和摩擦系数准则方程式。 场协同理论作为研究对流强化传热机理的新的理论工具,已经被应用于对多种强化换热现象的分析,本文运用场协同理论对人字形板式换热器强化换热规律进行分析,得出了场协同积分余弦值随波纹角度、波高和波距的变化规律:随着波纹角度的增加而先增大后减少,波纹角度60°时达到最大值;随着波高的增加而逐渐增加;随着波距的增大而逐渐的减少。通过对比,可以发现场协同积分余弦值与换热因子随波高的变化趋势基本一致,场协同理论可用于指导板式换热器的设计改进和对板式换热器的强化换热效果进行评价。
【关键词】：人字形板式换热器 强化换热 阻力 场协同
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK172
【目录】：

• CONTENTS7-10
• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 主要符号14-16
• 1. 绪论16-24
• 1.1 板式换热器的应用、构造及特点16-19
• 1.2 板式换热器的研究现状19-21
• 1.3 场协同原理简介及研究现状21-23
• 1.4 本文主要内容23-24
• 2. 人字形板式换热器换热和阻力性能实验研究24-42
• 2.1 引言24
• 2.2 水-水换热实验系统及数据处理方法24-32
• 2.2.1 水-水换热实验系统24-26
• 2.2.2 水-水换热实验方法、步骤26-28
• 2.2.3 水-水换热实验数据处理方法28-32
• 2.3 水-油换热实验系统及数据处理方法32-34
• 2.3.1 水-油换热系统32
• 2.3.2 水-油换热实验步骤32-33
• 2.3.3 水-油换热实验数据处理方法33-34
• 2.4 实验数据处理34-41
• 2.4.1 换热性能34-37
• 2.4.2 阻力特性37-39
• 2.4.3 面积质量因子39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3. 波纹参数对人字形板式换热器换热和阻力影响的数值研究42-64
• 3.1 数值计算模型42-45
• 3.1.1 物理模型42
• 3.1.2 数学模型42-43
• 3.1.3 边界条件43-44
• 3.1.4 波纹参数44-45
• 3.1.5 导热油物理性质45
• 3.2 数值计算结果及分析45-62
• 3.2.1 波纹角度对板式换热器换热和阻力性能的影响45-51
• 3.2.2 波距对板式换热器换热和阻力性能的影响51-56
• 3.2.3 波高对板式换热器换热特性影响56-61
• 3.2.4 综合准则关系式61-62
• 3.3 本章小结62-64
• 4. 人字形板式换热器内换热和流动的场协同分析64-77
• 4.1 引言64
• 4.2 场协同的基本概念64-67
• 4.2.1 场协同角64-65
• 4.2.2 积分平均协同角65
• 4.2.3 无量纲 C-V图评价面上场协同匹配性能65-67
• 4.3 人字形板式换热器内换热和流动场协同分析67-70
• 4.3.1 波纹角度对场协同积分余弦值的影响67-68
• 4.3.2 波高对场协同积分余弦值的影响68-69
• 4.3.3 波距对场协同积分余弦值的影响69-70
• 4.4 场协同匹配性能分析70-75
• 4.4.1 波纹角度对场协同匹配性能的影响70-72
• 4.4.2 波高对场协同匹配性能的影响72-73
• 4.4.3 波距对场协同匹配性能的影响73-75
• 4.5 对波高的讨论75-76
• 4.6 本章小结76-77
• 5. 全文总结77-79
• 5.1 主要工作及成果77-78
• 5.2 本文不足78-79
• 附录79-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 学位论文评阅及答辩情况表89

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邵拥军;逯凯霄;张文林;;板式换热器的特点与优化设计[J];广州化工;2012年06期

2 赵晓文;苏俊林;;板式换热器的研究现状及进展[J];冶金能源;2011年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 梁珍祥;凹坑凸胞板式换热器性能的数值研究[D];郑州大学;2012年

2 叶莉;一种板式换热器板片的性能优化及火积理论分析[D];南京航空航天大学;2012年

3 盛洁;波纹板式换热器流动传热性能的数值研究[D];华北电力大学;2013年

  本文关键词：人字形板式换热器强化传热研究及场协同分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：263951