翅片管换热器换热及流阻特性数值模拟研究

发布时间：2022-07-27 12:47

　　翅片管换热器以其换热效率高、结构紧凑、使用寿命长等优点,应用于化工、建筑、空调等各个领域。研究人员常常通过改变翅片管换热器的基管形状、管排数、翅片间距、翅片厚度、翅片形状及增加扰流器等方法,增加换热系数较小流域的扰动,减小翅片侧边界层厚度,进而提高整体的换热性能,达到强化换热的目的。本文针对主要应用于空调末端的干式风机盘管中的翅片管换热器,利用ICEM CFD软件建立多层翅片模型,对管内的换热及流阻特性进行分析。首先,通过建立单层的圆形、矩形和正方形翅片换热模型,对其空气侧的换热及流阻进行分析,选择出换热效果最优的翅片应用到多层翅片模型中。其次将建立好的模型进行结构化网格划分,使得网格质量保持在0.6以上,同时对网格进行网格无关性验证,确定出合理的网格数量。然后将确定好的网格模型导入到Fluent计算器中,设定好相应的边界条件,并选用SIMPLE算法,通过残差收敛准则判定数值计算结果是否收敛。通过对数值计算结果的处理及分析,可以得出:在相同翅片表面积条件下,圆形、矩形和正方形翅片的换热量相差不大,但矩形翅片的进出口压降比圆形和正方形翅片低,矩形翅片的综合换热性能优于其他两种翅片形式;在... 

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 翅片管换热器的介绍
    1.3 翅片管换热器国内外研究进展
        1.3.1 翅片管换热器国内研究进展
        1.3.2 翅片管换热器国外研究进展
    1.4 本文研究的主要内容
2 翅片管换热器模型的建立
    2.1 计算流体力学简述
    2.2 几何模型建立
        2.2.1 多层翅片几何模型
        2.2.2 单层翅片不同结构几何模型
    2.3 网格划分
        2.3.1 网格的分类
        2.3.2 网格的生成
    2.4 基本假设及控制方程
        2.4.1 基本假设
        2.4.2 控制方程
    2.5 边界条件与收敛准则
        2.5.1 边界条件
        2.5.2 收敛准则
    2.6 数值计算方法
        2.6.1 离散方法的选择
        2.6.2 算法的选择
    2.7 网格无关性验证
    2.8 数据处理方法
    2.9 本章小结
3 换热器翅片结构优化结果及分析
    3.1 空气流速对不同翅片结构的换热及流阻特性分析
        3.1.1 空气流速对换热量的影响分析
        3.1.2 空气流速对压降的影响分析
        3.1.3 空气流速对换热因子的影响分析
        3.1.4 空气流速对阻力系数的影响分析
        3.1.5 空气流速对综合性能的影响分析
    3.2 不同翅片结构换热器温度及速度分布特性
        3.2.1 气体流域中心面处分布特性
        3.2.2 翅片表面处分布特性
        3.2.3 翅片中心面处分布特性
    3.3 本章小结
4 换热器管内参数优化结果及分析
    4.1 水流速对管内换热及流阻特性分析
        4.1.1 水流速对换热量的影响分析
        4.1.2 水流速对压降的影响分析
        4.1.3 水流速对换热因子的影响分析
        4.1.4 水流速对阻力系数的影响分析
        4.1.5 水流速对综合性能的影响分析
    4.2 水温度对管内换热及流阻特性分析
        4.2.1 水温度对换热量的影响分析
        4.2.2 水温度对压降的影响分析
        4.2.3 水温度对换热因子的影响分析
        4.2.4 水温度对阻力系数的影响分析
        4.2.5 水温度对综合性能的影响分析
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 后续研究展望
参考文献
附录 :攻读硕士期间所获成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]圆形翅片管换热器计算模型与算法收敛性研究[J]. 彭文豪,谷波,曾炜杰.  制冷学报. 2019(05)
[2]一种新型双梯形百叶窗翅片换热器的性能模拟研究[J]. 周光辉,刘盼盼,杨凤叶,李海军,常桂铭,禹佩利,时帅领.  低温与超导. 2019(05)
[3]《BP世界能源展望》2019年中文版发布[J]. 卢凯瑞.  中国石油石化. 2019(08)
[4]平直翅片管式换热器结构参数的优化[J]. 费继友,田士博,王枫,李花.  大连交通大学学报. 2018(06)
[5]十三五规划"节能减排"目标实现路径研究[J]. 韩中合,祁超,刘明浩.  干旱区资源与环境. 2018(03)
[6]矩形翅片椭圆管换热器熵产分析及结构优化[J]. 赵兰萍,顾夕涛,王仁杰,杨志刚.  热科学与技术. 2017(04)
[7]非对称翅片管换热器传热和阻力特性的数值分析[J]. 任志文,马挺,曾敏,王秋旺.  动力工程学报. 2017(05)
[8]翅片管换热器的结构优化[J]. 杨文静,王赫,丛培武,周新宇,徐跃明.  金属热处理. 2017(04)
[9]开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性的实验研究[J]. 唐家俊,詹飞龙,胡海涛,丁国良,庄大伟.  制冷学报. 2016(06)
[10]翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响[J]. 屠琦琅,袁益超,胡晓红.  化工学报. 2016(11)

硕士论文
[1]全开缝式错排翅片管换热器性能数值模拟[D]. 王帅琪.中原工学院 2019
[2]圆管管翅式换热器管间距优化研究[D]. 刘小鲁.兰州交通大学 2016
[3]翅片管换热器空气侧换热及压降性能的实验分析研究[D]. 蒋治民.上海交通大学 2015
[4]波纹翅片管换热器空气侧传热与流动特性的数值研究[D]. 李凤梅.大连理工大学 2013
[5]不同进风条件下翅片管换热器的实验研究及数值分析[D]. 陈萍.上海交通大学 2011
[6]翅片管换热器传热特性的数值模拟研究[D]. 罗亮.中南大学 2010
[7]铜管铝翅片对流散热器结构型式优化的研究[D]. 翁运飞.哈尔滨工业大学 2008



本文编号：3665486