铝翅片油冷却器换热与流阻特性研究

发布时间：2017-08-29 06:32

  本文关键词：铝翅片油冷却器换热与流阻特性研究

  更多相关文章： 油冷却器 铝翅片 换热性能 阻力性能

【摘要】：铝翅片油冷却器作为一种水冷式换热设备,具有结构紧凑、换热面积大、耐腐蚀性强等优点,在工程机械领域中应用日趋广泛。本文采用数值模拟与实验研究相结合的方法探讨了铝翅片油冷却器的换热与流阻特性。首先通过数值模拟的方法分析了铝翅片油冷却器的流场特性,并研究了折流板结构参数对其综合换热性能的影响;其次通过实验对比分析了其与不同结构油冷却器换热与阻力性能的优劣,并探究了冷却水工艺参数对其性能的影响。最后,根据平直铝翅片的结构特点提出了一种新型球突铝翅片,并通过流场内速度、温度、流线及局部努塞尔数的变化来分析其强化传热机理,同时重点研究了不同球突几何尺寸对球突铝翅片油冷却器综合换热性能的影响。论文得出如下结论:(1)铝翅片油冷却器壳程流场存在进出口不稳定阶段及充分发展阶段;在铝翅片间隙中,流体流动方向接近理想化横流;其壳程换热性能与阻力均随折流板间距减小而增大,且折流板间距较小时综合换热性能较好;折流板缺口高度变化对其换热与阻力性能影响较小。(2)铝翅片油冷却器与低肋片螺旋折流板及弓形光滑管油冷却器对比试验分析表明,铝翅片油冷却器换热优势显著,换热不可逆程度最低,其换热量比螺旋折流板和光滑管油冷却器平均分别增加82%和175%,同时其壳程压降平均分别增加26%和77%。(3)冷却水进口温度对其换热性能影响较大,对其阻力性能影响较小,冷却水温度每降低2°C,其换热量将增加500-950W;冷却水流量对其换热与阻力性能影响较小。(4)对球突翅片油冷却器强化传热机理的分析表明,液压油流经球突翅片时,在凹坑前缘处发生流动分离,凹坑深处形成纵向涡,并在后缘处再附后高速涌出凹坑,强化了球突下游的换热性能;在凸起表面后方发展形成关于中心对称的漩涡,增强了流体的扰动程度。(5)球突翅片与平直铝翅片油冷却器换热与阻力性能的对比分析表明,球突翅片油冷却器较平直片换热性能提升26.6%-31%,阻力因子仅增加10.3%-17.2%,等泵功下综合换热性能提升20%-25%;场协同分析表明,球突翅片能有效提高温度与速度场的协同程度。另外单因素分析结果表明,在球突高度为0.9mm、球突半径为1.7mm、球突纵向间距为7.2mm时球突翅片油冷却器有较好的综合换热性能。
【关键词】：油冷却器 铝翅片 换热性能 阻力性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符号表11-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 课题提出及研究背景12-13
• 1.2 管壳式油冷却器强化传热技术研究进展13-18
• 1.2.1 强化换热管结构研究进展13-16
• 1.2.2 强化管束支撑结构的研究进展16-18
• 1.3 铝翅片油冷却器研究进展18-20
• 1.4 本文主要研究内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 传热学理论及强化传热评价方法22-31
• 2.1 传热基础理论22-26
• 2.1.1 传热基本模式22-23
• 2.1.2 传热的数值研究方法23-26
• 2.2 强化传热评价方法26-30
• 2.2.1 强化油冷却器传热评价准则的发展26-27
• 2.2.2 JF因子27-28
• 2.2.3 耗散分析28-29
• 2.2.4 基于场协同的评价因子29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 铝翅片油冷却器换热与流阻特性数值研究31-46
• 3.1 铝翅片油冷却器数值模型建立及设置31-36
• 3.1.1 铝翅片油冷却器几何模型的建立31-33
• 3.1.2 网格划分33-34
• 3.1.3 数值模拟假设及边界条件34-36
• 3.2 网格数独立性验证36
• 3.3 不同折流板间距下模拟结果分析36-43
• 3.3.1 壳程流场分析36-39
• 3.3.2 传热与阻力性能分析39-41
• 3.3.3 综合换热性能的评价41-43
• 3.4 不同折流板缺口高度对传热与阻力性能影响43-44
• 3.5 壳程传热与阻力系数关系式拟合44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 铝翅片油冷却器传热与阻力特性实验研究46-67
• 4.1 实验平台系统46-53
• 4.1.1 试验对象46-48
• 4.1.2 实验平台介绍48-51
• 4.1.3 实验方法及步骤51-53
• 4.2 实验数据处理53-55
• 4.3 实验测量仪器及测量误差分析55-58
• 4.3.1 实验测量仪器55-56
• 4.3.2 仪器测量误差分析56-58
• 4.4 实验结果分析58-65
• 4.4.1 不同结构油冷却器性能分析58-61
• 4.4.2 铝翅片油冷却器工艺参数对换热与阻力性能影响61-65
• 4.5 实验模拟结果比较分析65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 铝翅片球突表面强化换热性能的研究67-87
• 5.1 球突翅片管模型67-71
• 5.1.1 结构模型的建立67-68
• 5.1.2 计算区域及边界条件68-70
• 5.1.3 数值计算方法70
• 5.1.4 参数定义70-71
• 5.2 模型准确性验证71-72
• 5.3 计算结果与数据分析72-78
• 5.3.1 流场对比分析72-75
• 5.3.2 换热与阻力性能对比分析75-78
• 5.4 球突几何参数对换热与阻力性能的影响78-85
• 5.4.1 球突高度的影响78-81
• 5.4.2 球突半径的影响81-83
• 5.4.3 球突纵向间距的影响83-85
• 5.5 本章小结85-87
• 结论与展望87-89
• 结论87-88
• 展望88-89
• 参考文献89-97
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果97-98
• 致谢98-99
• 附件99

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