CO 2 捕集微型板片板式换热器传热和流动特性研究

发布时间：2022-08-07 20:30

　　板式换热器因为其占地小、传热系数高、寿命长且使用易于安装和清洗等的优点而广泛应用于各种工业领域。近年来板式换热器的各种类型、结构不断的发展,其中微型波纹板片有质量轻、传热效果好、散热性能好的优点,其应用于CO₂捕集系统中的全焊接板式换热器更加高效有利。本文针对CO₂捕集系统对换热设备的需求,设计了一种具有微型波纹板片构造的全焊接板式换热器。基于全焊接板式换热器微型波纹板片的传热特性以及流动性能,结合CFD软件研究选取了合适的波纹板片湍流模型以及常用的热力计算方法,通过Fluent对30°～80°的波纹倾角、4.2～5mm的波纹间距、0.2～0.8mm的波纹深度的波纹板片在不同速度下的传热和流动性能进行了数值模拟,得到了微型波纹板片的传热量和流动的速度场、温度场以及压力场的变化曲线图,综合数值模拟计算结果分析了压降、Nu、j、f和j/f对微型波纹板片传热和流动的影响,并且通过对板片参数和努塞尔数的计算和分析建立了一种包含三个参数的微型波纹板片换热准则方程,对微型波纹板片全焊接板式换热器产品设计开发以及应用提供了理论依据。搭建了全焊接微型波纹板片... 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 CO_2捕集技术
        1.2.1 CO_2捕集技术分类
        1.2.2 化学法吸收法CO_2捕集系统的组成
    1.3 板式换热器
        1.3.1 板式换热器简介
        1.3.2 全焊接板式换热器结构及特点
    1.4 板式换热器研究现状
        1.4.1 板式换热器实验研究
        1.4.2 板式换热器数值模拟研究
    1.5 主要研究内容
2 全焊接板式换热器数值模拟及热力计算理论基础
    2.1 数值模拟方法
    2.2 流体动力学基本方程
        2.2.1 基本数学方程
        2.2.2 湍流基本模拟方法
        2.2.3 湍流模型
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 求解方法
        2.3.2 离散方法
        2.3.3 压力速度耦合方法
    2.4 板式换热器热力计算理论
    2.5 本章小结
3 全焊接板式换热器微型波纹板片传热与流动分析
    3.1 研究对象及网格划分
        3.1.1 几何模型
        3.1.2 网格划分
    3.2 控制方程及边界条件
        3.2.1 数学模型
        3.2.2 边界条件
        3.2.3 求解计算方法
    3.3 数值模拟结果及分析
        3.3.1 不同波纹角度对板式换热器流场和温度场的分析
        3.3.2 不同波纹间距对板式换热器流场和温度场的分析
        3.3.3 不同波纹深度对板式换热器流场和温度场的分析
    3.4 数据处理及分析
        3.4.1 不同波纹倾角对板式换热器换热和流动阻力的分析
        3.4.2 不同波纹间距对板式换热器换热和流动阻力的分析
        3.4.3 不同波纹深度对板式换热器换热和流动阻力的分析
        3.4.4 板式换热器换热综合准则方程
    3.5 本章小结
4 全焊接板式换热器微型波纹板片实验研究
    4.1 实验装置简介
        4.1.1 实验系统介绍
        4.1.2 全焊接板式换热器介绍
    4.2 实验原理及实验步骤
        4.2.1 换热性能实验
        4.2.2 流体传热系数测定实验
        4.2.3 板式换热器压力降测定实验
        4.2.4 实验步骤
    4.3 实验数据处理及分析
        4.3.1 板式换热器水-水换热性能分析
        4.3.2 板式换热器水-水流动阻力性能分析
    4.4 本章小结
5 不同粘度下微型波纹板片的传热与流动分析
    5.1 粘性流体传热和流动的特点
    5.2 研究对象及网格划分
        5.2.1 几何模型
        5.2.2 网格划分
    5.3 控制方程及边界条件
        5.3.1 数学模型
        5.3.2 边界条件
        5.3.3 求解计算方法
    5.4 数值模拟结果及分析
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所获得的科研成果



本文编号：3670994