板式换热器波纹参数优化的数值模拟试验研究

发布时间：2017-05-24 13:00

  本文关键词：板式换热器波纹参数优化的数值模拟试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 板式换热器是一种紧凑型的换热器,它具有换热系数高、结构紧凑、容易拆洗等优点,近几十年来得到了广泛应用,但同时也存在流动阻力大等缺点。研究板式换热器性能的目的就是要提高换热效果和降低流动阻力,并寻求换热与压降的最佳匹配。为了综合考虑波纹几何参数波纹倾角、波纹法向节距、波纹高度对板式换热器换热与压降的交互影响,本文采用数值模拟的研究方法,对人字形板式换热器进行了均匀试验研究,主要研究内容如下： (1)采用均匀设计软件Udsetup 3.00建立了包含波纹倾角、波纹法向节距、波纹高度在内的3因素12水平的试验方案,运用数值模拟软件数值模拟软件Gambit 2.4,建立了三维几何模型并进行网格划分,最后,运用Fluent 6.3对模型进行了数值计算。结果发现,在本文的操作条件下,板片内流体的流动型态由“十字交叉流”向“曲折流”转变受到波纹高度的影响比较大,受波纹法向节距的影响则较小；换热的好坏与压降的大小并不完全取决于流道内流体的流型是“曲折流”还是“十字交叉流”,还要受到当量直径、波纹法向节距、波纹倾角、速度分布等因素的影响。 (2)利用综合性能参数ψ=(?),对板式换热器进行性能评价,并对板片波纹几何结构进行优化,得到换热与流动阻力最佳的的板片结构为：β=60°、P=10.0mm、H=4.4mm,该板片的综合性能参数是生产中应用较多的几何结构为β=65°、P=11mm、H=3mm的板片的1.2倍。 (3)对优化后的板片在名义流速为0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s、0.6m/s、0.7m/s、0.8m/s、0.9m/s、1.0m/s时进行了大量的数值计算。结果发现,板间通道内流体的流型只与板片的波纹几何结构有关系,与流体的流速无关。从综合性能参数来看,增加流速可以起到强化传热的效果。
【关键词】：板式换热器 均匀设计 数值模拟 综合性能参数
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• Contents12-14
• 符号说明14-16
• 第一章 前言16-32
• 1.1 课题背景及研究意义16
• 1.2 板式换热器简介16-21
• 1.3 板式换热器的热力学计算公式21-23
• 1.3.1 换热系数计算21-22
• 1.3.2 平均温差计算22
• 1.3.3 阻力计算22-23
• 1.4 板式换热器的性能评价23-24
• 1.5 板式换热器的研究现状24-31
• 1.6 本课题的研究内容31-32
• 第二章 模型的建立32-38
• 2.1 计算流体力学简介32-33
• 2.2 FLUENT简介33-34
• 2.3 数学模型34-36
• 2.3.1 基本方程组34-35
• 2.3.2 湍流模型35-36
• 2.3.3 计算方法36
• 2.4 几何模型及边界条件36-38
• 第三章 试验设计38-42
• 3.1 正交试验38-39
• 3.2 均匀试验39-40
• 3.3 影响因素及试验点安排40-42
• 第四章 试验结果及讨论42-58
• 4.1 结果分析42-55
• 4.1.1 流型42-46
• 4.1.2 换热46-54
• 4.1.3 流动阻力54-55
• 4.2 本章小结55-58
• 第五章 波纹参数的优化58-68
• 5.1 回归方程及参数的优化58-63
• 5.1.1 单位压降的回归分析59-60
• 5.1.2 传热系数的回归分析60-61
• 5.1.3 波纹参数的优化61-63
• 5.2 回归方程的检验63
• 5.3 流速对优化板片性能的影响63-66
• 5.3.1 流型63-65
• 5.3.2 流速对综合性能的影响65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第六章 全文总结及展望68-70
• 6.1 全文总结68-69
• 6.2 课题展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 作者和导师简介76

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郭春生;新型复合人字形板式换热器传热与流动理论分析及实验研究[D];山东大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 余静飞;板式换热器优化设计研究[D];新疆大学;2013年

2 张井志;人字形板式换热器换热流动特性的数值分析与实验研究[D];山东大学;2013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

4 唐鹤文;螺旋曲面肋板式换热器的强化传热及结构优化研究[D];南华大学;2013年

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本文编号：390827