板式换热器板片导流区流动特性分析

发布时间：2017-10-06 22:21

  本文关键词：板式换热器板片导流区流动特性分析

  更多相关文章： 人字形板式换热器 快速导流区 换热性能 计算流体动力学 均匀试验优化 测量试验

【摘要】：换热器是一种普遍应用的节能设备,是在冶金、电力、石油、化工、轻工、食品等行业用来实现物料之问热量传递的工艺设备。在现代工业中,由于板式换热器具有传热系数大,占地面积小,种类繁多等优点,这使得板式换热器的应用领域正在逐渐扩大,板式换热器也正在取代传统换热器如管式换热器、管板式换热器等。本文主要研究人字形板片板式换热器,由于板片快速导流区的流动特性和传热特性是衡量板式换热器非常重要的指标,它们将直接影响板式换热器的工作能力,但是国内外对这方面研究比较少,对板片快速导流区结构特征如何影响换热器工作效率的相关总结也不够完善,而板片快速导流区却是影响板式换热器换热性能的关键。针对此问题本文共分四个研究部分：首先,分析国内外板式换热器发展现状,对计算流体动力学仿真计算原理进行分析,依托板式换热器中换热性能及流动特性,确定导流区相关技术参数。其次,依据厂家提供原始设计参数范围,建立一种板式换热器快速导流区、换热区结构模型及CFD分析模型,讨论模型入口、出口、边界条件及温度、压强、速度项数值条件,完成CFD仿真工作,为后续章节优化工作提供技术支持。再次,采用均匀试验方法,对人字形板式换热器快速导流区、换热区模型进行参数优化工作,得到最佳导流区参数值是倾角φ为50°,峰间距h为20 mm,弧半径R为140 mm。最后,试验验证,本论文所做的是测量试验。该试验主要是测量板式换热器人字形板片中快速导流区几何参数数值,验证并讨论前面章节中的优化设计结论。试验测出了真实数据,数值分别为峰间距20.2mm,倾角为50.3°,弧半径为140.3mm。结果表明：与仿真试验数值相吻合,证明了仿真数据的准确性。通过查阅国内外板式换热器的研究成果可知,在众多板式换热器板片结构中,标准人字形板片构造的传热和流动特性效果最佳,国内对板式换热器快速导流区及换热区域各参数的获取都是通过逆向的方式获取,而基于快速导流区弧半径、倾角及峰间距参数优化的人字形板片,根据关于人字形板式换热器的现有相关信息,没有学者针对人字形板片快速导流区和换热区给出具体参数定性分析。
【关键词】：人字形板式换热器 快速导流区 换热性能 计算流体动力学 均匀试验优化 测量试验
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 课题的来源及意义7-8
• 1.1.1 课题来源7
• 1.1.2 课题研究意义7-8
• 1.2 论文选题在该领域国内、国外研究现状8-16
• 1.2.1 板式换热器设计中的CFD相关技术9-10
• 1.2.2 板式换热器优化设计相关方法10-13
• 1.2.3 板式换热器制造相关技术13-16
• 1.2.4 国内外研究现状总结16
• 1.3 拟解决关键问题16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 计算流体动力学基本方程18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 流体动计算力学基本方程18-20
• 2.2.1 连续性方程18
• 2.2.2 动量方程18-19
• 2.2.3 能量方程19-20
• 2.3 热力学理论20-23
• 2.3.1 热力学第一定律20
• 2.3.2 热力学第二定律20-22
• 2.3.3 等熵理论22-23
• 2.4 计算流体动力学理论分析过程23-25
• 2.4.1 结构离散23
• 2.4.2 单元分析23-24
• 2.4.3 整体分析24
• 2.4.4 边界条件处理与求解24
• 2.4.5 结果后处理24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 人字形板式换热器计算流体动力学仿真26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 仿真计算模型26-27
• 3.2.1 设计板式换热器人字形板片模型27
• 3.2.2 创建人字形板式换热器流道模型27
• 3.3 设定计算仿真条件参数27-32
• 3.4 计算流体动力学仿真32-34
• 3.4.1 迭代求解32
• 3.4.2 数值仿真结果32-34
• 3.5 数据处理34-35
• 3.6 本章小节35-36
• 第四章 人字形板式换热器快速导流区结构优化36-56
• 4.1 引言36
• 4.2 均匀设计36-37
• 4.3 试验点安排37-39
• 4.4 数值分析结果39-53
• 4.5 优化与数据处理53-54
• 4.6 本章小节54-56
• 第五章 试验验证56-62
• 5.1 引言56
• 5.2 试验原理56-58
• 5.3 试验设备58-59
• 5.4 试验结果与数据处理59-61
• 5.5 小结61-62
• 第六章 结论62-64
• 6.1 本文完成工作及创新点62-63
• 6.1.1 完成工作62-63
• 6.1.2 创新点63
• 6.2 文章不足与展望63-64
• 6.2.1 文章不足63
• 6.2.2 未来工作展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 作者简介69
• 攻读硕士学位期间研究成果69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：985348