空气源热水器用微通道换热器强化传热的模拟研究

发布时间：2017-08-30 09:20

  本文关键词：空气源热水器用微通道换热器强化传热的模拟研究

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【摘要】：上世纪八十年代后,随着MEMS(Micro Electromechanical System)技术等现代高新技术领域的发展,高密度电子器件上的热流密度越来越大,对空间尺度要求更加微小、结构更加紧凑、热质交换过程更加复杂。微小管道内的流动不仅能够节省耗材减轻设备重量,而且能够大大提高换热效率,其体积小换热性能好的优点已经被人们所认可。因此对热水器微通道换热器的研究和优化对提高人民生活品质和节约能源具有重要意义。本文在宏观尺度流动传热理论的基础上,对微通道内流体流动情况进行分析,通过CFD和理论计算对微通道下热水器换热器性能展开模拟,主要研究以下几方面内容:1.通过阅读近年专家学者对微尺度流动的研究的有关文献,指出目前情况下对微尺度研究的未来发展方向。2.建立数学模型,将宏观尺度通道内流体流动特点与微通道流体流动进行比较,建立微通道流动过程中通道内流体流动的数学模型,进而通过理论计算,得出微通道内流体流动Nu数、摩擦系数、压力降等物性参数。3.对不同结构的微通道热水器换热器换热性能进行模拟分析,指出不同结构形式微通道热水器换热器换热性能的优劣,并提出优化方案。4.选取不同管型微通道作为研究对象,对不同管型下微通道换热器换热性能的数值模拟,综合分析得出微通道热水器换热器管型选择方案。5.对微通道热水器换热器内不同流速、截面尺寸、质量流量进行分析比较,指出其对微通道热水器换热器换热效率的影响规律,为提高微通道热水器换热性能提供了理论依据。
【关键词】：微通道换热器 热水器 数值模拟 换热系数
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 目前国内外研究的现状10-15
• 1.2.1 微尺度气体流动研究10-12
• 1.2.2 微尺度液体流动研究12-13
• 1.2.3 微尺度流动沸腾换热13-14
• 1.2.4 微尺度流动冷凝研究14
• 1.2.5 微尺度流动研究方法14-15
• 1.3 微通道技术的发展概述15-16
• 1.4 研究目标和内容16
• 1.4.1 研究目标16
• 1.4.2 研究内容16
• 1.5 小结16-18
• 2 微通道流动与宏观尺度下流动的计算分析18-37
• 2.1 流动传热基本方程18
• 2.2 数学模型18-21
• 2.2.1 Navier-Stokes方程18-20
• 2.2.2 不可压缩流动20
• 2.2.3 对流方程20-21
• 2.3 管道流动21-23
• 2.4 大尺度通道和微通道理论比较23-34
• 2.4.1 对流方程23
• 2.4.2 压强损失23-25
• 2.4.3 流速分布25
• 2.4.4 微通道圆管流速25-26
• 2.4.5 微通道流动数学模型建立26-29
• 2.4.6 Nu数的确定29-33
• 2.4.7 摩擦系数确定33-34
• 2.4.8 压力降的确定34
• 2.5 Fluent软件计算说明34-36
• 2.6 小结36-37
• 3 微通道热水器换热器结构数值模拟37-49
• 3.1 微通道热水器换热器的物理模型38-39
• 3.2 划分网格39
• 3.3 边界条件确定39
• 3.4 结果与分析39-48
• 3.5 小结48-49
• 4 微通道换热器不同管型条件下换热情况的数值模拟49-58
• 4.1 不同管型的微通道换热器物理模型49-52
• 4.1.1 初始条件和边界条件的确定49
• 4.1.2 网格划分49-52
• 4.1.3 分析与比较52
• 4.2 不同管型微通道换热器数值模拟52-56
• 4.3 结果与分析56
• 4.4 小结56-58
• 5 不同条件下对微通道换热性能的模拟分析58-63
• 5.1 流体速度对矩形微通道换热器效率的影响58-60
• 5.1.1 物理模型58
• 5.1.2 初始条件和边界条件58-60
• 5.2 矩形微通道换热器截面尺寸对微通道换热器性能影响60-61
• 5.2.1 物理模型建立60-61
• 5.3 小结61-63
• 结论与展望63-65
• 结论63-64
• 展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 个人简历71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周子成;;微通道换热器及其应用实例[J];家电科技;2009年01期

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本文编号：758451