板壳式滑油冷却器强化换热研究

发布时间：2022-11-05 05:20

　　圆形板壳式换热器不仅有体积紧凑,换热高效的优点,而且承压能力明显强于方形板式换热器,能够承受6MPa的高压,将其应用于滑油冷却器具有较好的前景。本文采用实验和数值模拟的手段对其流动与换热特性进行研究。通过实验对圆形板壳式滑油冷却器和方形板式滑油冷却器的流动以及换热性能进行研究。实验结果表明:在多流程的圆形板壳式滑油冷却器中,粘度随温度降低而增加,使得前一流程的传热和压降特性都优于后一流程;在相同的压降下,圆形板壳式滑油冷却器的单位体积换热量约为方形板式的1.3～1.4倍,具有较好的综合性能。此外,本文针对这两种板式滑油冷却器的两侧对流换热系数难以采用现有分离法分离的情况,提出了一种新的对流系数分离法——线性约束分离法,分离出的实验关联式误差小于5%。考虑到实验成本过高,本文采用CFD数值模拟手段研究圆形波纹板的结构参数和流程结构对流动与换热的影响。发现对于圆形的波纹板,当波纹夹角β从15°增加到60°,换热能力和压降都会增加,当波纹夹角β超过60°时,换热能力基本不变,压降仍然增加;波纹节高比P/H增加,换热能力与压降同时增加。这两点与已有的方形波纹板的研究结果一致。但也发现几点不同之... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 滑油冷却器的强化换热技术
    1.3 板式换热器研究现状
        1.3.1 板式换热器实验研究
        1.3.2 板式换热器的数值研究
    1.4 本文研究内容及难点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 难点
    1.5 本章小结
第2章 实验装置和结果分析
    2.1 实验系统
        2.1.1 润滑油系统
        2.1.2 冷却水系统
        2.1.3 加热及温度控制系统
        2.1.4 数据测量与采集系统
    2.2 实验元件
        2.2.1 钎焊式板式滑油冷却器
        2.2.2 圆形板壳式滑油冷却器
    2.3 实验内容
        2.3.1 实验数据的测量
        2.3.2 实验操作步骤
    2.4 实验数据处理方法
        2.4.1 换热量的计算
        2.4.2 当量直径的计算
        2.4.3 总传热系数的计算
        2.4.4 流体在板间通道内流速的计算
        2.4.5 摩擦阻力系数的计算
        2.4.6 对流系数分离法
    2.5 实验结果分析
        2.5.1 圆形板壳式滑油冷却器的性能研究
        2.5.2 板式换热器与圆形板壳式换热器的性能比较
    2.6 本章小结
第3章 数值模拟理论基础和方法
    3.1 计算流体力学简介
        3.1.1 数值模拟方法
        3.1.2 计算流体力学的求解过程
    3.2 FLUENT简介[55]
        3.2.1 湍流模型
        3.2.2 近壁面处理
        3.2.3 多孔介质模型
        3.2.4 用户自定义函数UDF
    3.3 数值计算方法
        3.3.1 几何模型
        3.3.2 边界条件和计算方法
        3.3.3 网格独立性验证
        3.3.4 波纹板参数
        3.3.5 润滑油物性参数
    3.4 本章小结
第4章 数值计算结果分析
    4.1 评价参数
    4.2 数值计算结果的验证
        4.2.1 验证方案
        4.2.2 结果验证
    4.3 单流道流动与传热特性的数值研究
        4.3.1 波纹夹角的影响
        4.3.2 波纹节高比的影响
        4.3.3 波纹类型的影响
    4.4 单流程流动特性的数值研究
        4.4.1 不同流程结构的影响
        4.4.2 Re的影响
        4.4.3 并联流道数的影响
    4.5 多流程流动特性的数值研究
        4.5.1 流程数的影响
        4.5.2 总流道数的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的学术成果
致谢



本文编号：3701987