螺旋板换热器涡强化传热数值模拟研究

发布时间：2022-02-22 19:45

　　螺旋板换热器由于其结构紧凑,换热效率高,被广泛应用于机械制造、化工生产等各个领域。螺旋板换热器的强化换热研究一般从换热器定距柱着手,定距柱的几何形状,尺寸,在换热通道中如何布置都是影响强化换热的重要因素。目前对螺旋板换热器强化传热的研究主要集中在不同定距柱对通道整体换热的计算上,本文从纵向涡的角度,分析不同形状定距柱所产生的纵向涡大小方向以及纵向涡之间的干涉对螺旋板换热器弯曲通道强化传热的影响。本文采用数值模拟的方法,研究了圆形、椭圆形、菱形以及两种半圆形组合定距柱对螺旋板换热器弯曲通道的流场、温度场、涡量场、阻力系数f、努塞尔数Nu以及综合性能评价因子JF的影响。得出如下结论:在安装椭圆形定距柱的弯曲通道内,随着椭圆定距柱长短轴之比的增加,同一截面上流体和纵向涡涡量会逐渐减小,通道平均Nu也会逐渐减小,综合性能评价因子JF逐渐增大;椭圆形定距柱在减小流体阻力方面具有非常显著的效果,a/b=4.0时通道阻力系数f最小,约为圆柱形定距柱通道f的41.6%。在安装菱形定距柱的弯曲通道内,顶角度数较小的菱形定距柱对减小通道阻力有非常突出的效果,综合性能评价因子JF也较大,最大JF值为1.32... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 螺旋板换热器概述
        1.1.1 螺旋板换热器结构及特点
        1.1.2 扰流柱类型
    1.2 纵向涡强化传热简介
        1.2.1 纵向涡与横向涡
        1.2.2 纵向涡干涉对强化传热的影响
    1.3 研究背景及意义
        1.3.1 强化传热的意义
        1.3.2 国内外研究现状
        1.3.3 存在的问题
    1.4 研究内容及方法
2 螺旋板换热器物理模型及数值方法
    2.1 物理模型
        2.1.1 建模及前处理
        2.1.2 模型几何参数
    2.2 数值方法
        2.2.1 计算流体力学
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 边界条件
        2.2.4 参数定义
    2.3 网格划分及独立性验证
        2.3.1 计算域网格划分
        2.3.2 网格独立性验证
        2.3.3 数值方法验证
3 椭圆形定距柱对流动与传热的影响
    3.1 定距柱对流场的影响
    3.2 定距柱对冷水侧通道换热的影响
        3.2.1 定距柱对温度场的影响
        3.2.2 定距柱对Nu的影响
    3.3 定距柱对阻力系数和综合换热性能的影响
        3.3.1 阻力系数
        3.3.2 综合换热性能
    3.4 本章小结
4 菱形定距柱对流动与传热的影响
    4.1 定距柱对流场的影响
    4.2 定距柱对冷水侧通道换热的影响
        4.2.1 定距柱对温度场的影响
        4.2.2 定距柱对Nu的影响
    4.3 定距柱对阻力系数和综合换热性能的影响
        4.3.1 阻力系数
        4.3.2 综合换热性能
    4.4 本章小结
5 半圆形定距柱对流动与传热的影响
    5.1 定距柱对流场的影响
        5.1.1 垂直半圆定距柱对流场的影响
        5.1.2 平行半圆定距柱对流场的影响
    5.2 定距柱对冷水侧通道换热的影响
        5.2.1 垂直半圆定距柱对温度场和Nu的影响
        5.2.2 平行半圆定距柱对温度场和Nu的影响
    5.3 定距柱对阻力和综合换热性能的影响
        5.3.1 垂直半圆定距柱对f和JF的影响
        5.3.2 平行半圆定距柱对f和JF的影响
    5.4 本章小结
6 不同类型定距柱对流动与传热的影响综合分析
    6.1 不同类型定距柱对流场的影响
    6.2 不同类型定距柱对温度场和局部Nu的影响
    6.3 不同类型定距柱对f、平均Nu以及JF的影响
结论
参考文献
附录A 符号表


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于周期流模型的螺旋板换热器流动换热特性数值模拟[J]. 李越胜,梁嘉林,甘云华,卓献荣,喻孟全,李瑞宇,杨泽亮.  节能技术. 2017(04)
[2]螺旋板式换热器结构优化及传热特性研究[J]. 程友良,韩健,杨星辉.  华北电力大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]螺旋板式换热器高黏性介质换热特性的数值模拟[J]. 林玉娟,魏天超,刘长海,王建.  东北林业大学学报. 2013(10)
[4]螺旋板换热器数值模拟模型的建立[J]. 左丹.  化学工程师. 2011(06)
[5]螺旋板式换热器数值模拟计算的研究[J]. 左丹.  辽宁化工. 2011(06)
[6]新型换热器的发展趋势[J]. 郑雪苹,孙俊杰,李宝安.  内蒙古科技与经济. 2010(14)
[7]可拆式螺旋板换热器传质传热的数值模拟[J]. 刘宝庆,王冰,蒋家羚,张琼.  应用基础与工程科学学报. 2010(01)
[8]中国换热器产业现状及发展趋势[J]. 黄庆军,任俊超,苏是,黄蕾.  石油和化工设备. 2010(01)
[9]椭圆形定距柱螺旋板式换热器的传热特性研究[J]. 刘炳成,黄亮,李庆领.  化工机械. 2009(06)
[10]梯形和矩形通道内短扰流柱排流动与换热计算[J]. 张丽,刘松龄,刘高文.  推进技术. 2004(02)

博士论文
[1]换热通道内纵向涡干涉及其流动与强化传热特性数值研究[D]. 宋克伟.兰州交通大学 2014
[2]可拆式螺旋板换热器结构和传热的有限元分析与实验研究[D]. 王冰.浙江大学 2007

硕士论文
[1]涡产生器倾角对换热器内流动与换热特性的影响[D]. 高辰.兰州交通大学 2019
[2]基于流动和传热特性对螺旋板式换热器多目标优化研究[D]. 李闯.东华大学 2017
[3]螺旋板式换热器的优化设计及热力学分析[D]. 蔡飞.华东理工大学 2014
[4]螺旋板式换热器的传热及流动特性研究[D]. 王彦波.青岛科技大学 2007



本文编号：3640103