人字形板式换热器流动特性对传热影响的大涡模拟研究

发布时间：2020-08-01 20:36

【摘要】：板式换热器(PHE)是一种紧凑型换热器,由于其传热效率好、比表面积大等特点,在工业生产中有十分广泛的应用。由于板式换热器板间形成的流道内流动较为复杂,传统的实验研究手段效果较差,计算流体力学非常适用于板式换热器的研究及优化工作。学者对板式换热器工程应用的研究较多,现有对于板间流道的流动特性的有效研究工作较少,同时针对流道内流动对传热影响以及强化传热的研究不够。本文采用了 Fluent软件揭示板式换热器流动特性对传热影响的机理,主要工作内容及结论如下:(1)建立了满足大涡模拟要求的板式换热器流动计算模型。为了在保证计算精度的同时尽可能的降低计算成本,本文对重复单元数较少的流道模型进行了高分辨率的网格划分,并在模型左右壁面采用了周期边界条件。(2)板式换热器流道内湍流边界层的流动特性的研究。引入时间变量,分析不同时刻下板片流道内湍流边界层处的流型、速度、湍流动能分布。并且发现板式换热器流道内的流动存在周期性。(3)板式换热器内流动特性对传热影响的研究。板间上下层流道的拖拽作用使得流动介质在流道内旋转向前流动,传热效果较好。泄流区域的传热效果较好,但流动较为混乱,受其影响在附近产生了流动死区。流动死区的传热效果较差,阻力损失大。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK172
【图文】：

结构图,板式换热器,全焊

Ｌｏｗｅｒ邋Ｈｅａｄ逡逑Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑图１－２全焊式板式换热器结构逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｆｕｌｌ－ｗｅｌｄｅｄ邋ｐｌａｔｅ邋ｈｅａｔ邋ｅｘｃｈａｎｇｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑图１－２为全焊式板式换热器的结构图，与传统的可拆式换热器不同之处是，全焊逡逑式板式换热器采用焊接的方式进行换热板片间的密封，替代了传统的橡胶垫片。该换逡逑２逡逑

结构图,全焊,板式换热器

逑开发出了新型的全焊式板式换热器，板式换热器的耐高温高压能力得到了显著提高。逡逑＿逡逑ｆｌｉ逡逑图１＿１板式换热器结构逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｐｌａｔｅ邋ｈｅａｔ邋ｅｘｃｈａｎｇｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑Ｕｐｐｅｒ邋Ｈｅａｄ逡逑Ｐａｎｅｌ邋Ｇａｓｋｅｔ逡逑＿？逦ｆ—逡逑Ｉ逦Ｐｌａｔｅ逡逑Ｕ＾ｍ逡逑Ｌｏｗｅｒ邋Ｈｅａｄ逡逑Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑图１－２全焊式板式换热器结构逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｆｕｌｌ－ｗｅｌｄｅｄ邋ｐｌａｔｅ邋ｈｅａｔ邋ｅｘｃｈａｎｇｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑图１－２为全焊式板式换热器的结构图，与传统的可拆式换热器不同之处是，全焊逡逑式板式换热器采用焊接的方式进行换热板片间的密封，替代了传统的橡胶垫片。该换逡逑２逡逑

换热板片,板片,人字形波纹板,波纹板

图１－３几种常见换热板片逡逑Ｆｉｇ．１－３邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎｓ邋ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ逡逑同波纹的换热板片。图１－３为几种常见的换热板片：沟道板（见图１－３邋（ａ）邋（ｅ）邋（ｆ））、逡逑凹凸板（见图１－３邋（ｄ））、Ｚ波纹板（见图１－３邋（ｂ））以及人字形波纹板（见图１－３邋（ｃ））。逡逑其中，人字形波纹板式由于其优异的性能成为国内工业上应用最多的板式换热设备。逡逑人字波纹板中特殊的重复波纹结构使得流体的流动形式为剧烈的湍流，直接使得了换逡逑热效率有了显著的提升。而波纹板中重复的触点结构又给予换热器较强的耐压能力，逡逑使得设备选型有了较大的灵活度。逡逑图１４人字形波纹板逡逑Ｆｉｇ．１－４邋Ｃｈｅｖｒｏｎ邋ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ邋ｐｌａｔｅ逡逑图１－４为人字形波纹板，其中ＬＰ为板片长度，ｍ；邋Ｗ为板片宽度，ｍ；邋ｄｐｍｔ为角逡逑孔直径，ｍ；卩为波纹倾角；ｈ为板片波纹深度；ｐ为波纹间距［１３］。｜３较大的板片称为逡逑Ｈ板，具有较高的传热系数和压降［１４］；邋Ｐ较小的板片称为Ｌ板，具有较低的传热系数逡逑和压降。逡逑４逡逑

【参考文献】