人字形板式換熱器換熱流動特性的數(shù)值分析與實驗研究.pdf

1、板式換熱器作為一種高效、緊湊的換熱元件，廣泛應用于石油、化工、冶金、動力等工程領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)中起到重要作用。因此，對板式換熱器進行板型的開發(fā)和優(yōu)化設計，提高換熱器整體性能具有十分重要的現(xiàn)實意義和應用價值。本文采用數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法，對人字形板式換熱器的流場和換熱特性進行了研究，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)與流動阻力和換熱性能的關(guān)系。
　　 通過數(shù)值模擬討論了板式換熱器的三個基本參數(shù):波紋傾角β，波紋間距λ，波紋高度H,對板

2、式換熱器內(nèi)部流動與換熱特性的影響。β較小時，流場呈現(xiàn)“十字交叉流”的流態(tài)，β較大時，流場呈現(xiàn)“曲折流”的流態(tài)。Nu隨著β的增大，先增大后減小，在β=70°附近時出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，而壓降隨著傾角的增大而增大;Nu隨著λ的增大而逐漸下降，同時壓降也逐漸下降;隨著H的增大Nu增大，壓降減小。
　　 研究表明觸點是板片上換熱效果最好的點，觸點附近，流道收縮，形成一系列漩渦，增強了附近的擾流程度，換熱效果加強。因此本文通過數(shù)值模擬研究了影響觸點分

3、布的重要參數(shù)，即下層波峰線到板換長度方向?qū)ΨQ軸的距離L。在板片三個基本參數(shù)不變的情況下，L的變化主要對第一層觸點的縱坐標產(chǎn)生影響，觸點橫坐標不隨其改變。壓降、Nu與面積質(zhì)量因子j/f隨L的變化均呈現(xiàn)周期性變化，周期為λ/2sinβ，在L=λ/4sinβ獲得最值，在設計板式換熱器時可考慮參數(shù)L的影響以進一步優(yōu)化板換的綜合性能。
　　 通過數(shù)值模擬，對“熱混合”板式換熱器進行了研究。固定下壁面傾角βb時，Nu和壓降隨上壁面傾角βt的

4、增大而增大，粘性耗散隨著βt呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且在上下傾角之和為100°時取得極大值。隨著入口Re的增大，壓降和Nu均呈現(xiàn)上升的趨勢，火積傳遞效率基本呈現(xiàn)震蕩降低的趨勢，且硬板組合的傳遞效率要高于軟板組合。
　　 搭建人字形板式換熱器水-水換熱實驗臺，測試BR0.5-U-0.5B人字形波紋板片的換熱阻力性能，并與模擬結(jié)果進行對比。運用威爾遜圖解法與等流速法分別對數(shù)據(jù)進行了處理，對比發(fā)現(xiàn)模擬熱側(cè)出口溫度高于實驗值，冷側(cè)出口溫