复合流道板式换热器强化传热机理的数值模拟研究

发布时间：2017-08-17 07:41

  本文关键词：复合流道板式换热器强化传热机理的数值模拟研究

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【摘要】：板式换热器因成本低、换热性能好、拆卸方便等优点逐渐成为工业应用最广的换热设备之一,但国内外学者研究发现传统人字波纹板换热器存在阻力损失较大的情况。为减小流道的压降,提高换热效率,本文提出了新波纹结构的板式换热设备—复合流道板式换热器。利用数值模拟的方法,对复合流道的强化传热机理进行研究,研究内容及结论如下：(1)计算并对比复合流道、人字型流道和热混合流道的换热性能。复合流道的总换热系数是小波纹角度人字型流道的1.14倍,压降是大波纹角度人字型流道的4/5,复合板改善了小波纹倾角的人字板中换热效率较低和大波纹倾角的人字板中阻力较大的问题；当复合流道与热混合流道具有相同的性能因子时,前者的换热系数是后者的1.08倍,前者的换热效果要好于后者。复合板的使用提高了板片间的换热效果,对换热器的传热强化起到了积极作用。(2)模拟计算复合板三种排列方式下,流道内流体流动和换热情况。上下侧板片的波纹倾斜方向相反,相同区域上下侧波纹角度相等时,流道的性能因子ε最大,换热器的换热性能最好,压降和换热系数得到最佳的匹配。(3)采用均匀设计的方法建立因素为β2(大波纹倾角)和β1(小波纹倾角)的两因素十水平的实验方案,模拟计算相应流道的性能参数。分析复合板上的波纹倾角对流体湍动和传热过程的影响,发现复合流道的压降和换热系数更易受到β2的影响,且β越大换热的强化程度越好。
【关键词】：板式换热器 复合波纹板片 波纹参数 数值模拟
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK172;TK124
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 符号说明15-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 课题背景16-18
• 1.1.1 板式换热器的介绍16-18
• 1.1.2 换热器的应用18
• 1.2 前人的研究成果18-25
• 1.2.1 实验研究19
• 1.2.2 模拟研究19-21
• 1.2.3 新型换热设备的研究21-25
• 1.3 目的和意义25-26
• 1.4 本课题的研究内容26-28
• 第二章 数值模拟的理论基础28-34
• 2.1 流场数值模拟的研究方法28-29
• 2.1.1 CFD简介28
• 2.1.2 应用软件简介28-29
• 2.2 计算模型29-31
• 2.2.1 基本方程29-30
• 2.2.2 湍流模型30-31
• 2.3 计算方法31
• 2.4 边界条件31-34
• 第三章 复合流道传热性能的研究34-42
• 3.1 几何模型34-36
• 3.2 计算结果36-37
• 3.3 结果分析37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 板片排列方式对复合流道换热性能的影响42-52
• 4.1 几何模型42-43
• 4.2 计算结果43-44
• 4.3 分析与讨论44-50
• 4.3.1 流型44-46
• 4.3.2 速度分布46-48
• 4.3.3 温度分布48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 试验设计52-56
• 5.1 试验设计方法52
• 5.2 试验点安排52-53
• 5.3 回归分析53-56
• 第六章 波纹倾角对复合流道换热性能的影响56-76
• 6.1 计算结果56-57
• 6.2 分析与讨论57-73
• 6.2.1 流型57-63
• 6.2.2 速度分布63-66
• 6.2.3 温度分布66-68
• 6.2.4 热通量分布68-70
• 6.2.5 压力分布70-73
• 6.3 本章小结73-76
• 第七章 结论76-78
• 7.1 主要研究内容76
• 7.2 课题展望76-78
• 参考文献78-80
• 致谢80-82
• 作者和导师简介82-84
• 附件84-86

【参考文献】

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本文编号：687851