正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和流動(dòng)研究.pdf

1、板式換熱器是一種高效緊湊的換熱設(shè)備，在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的板式換熱器普遍存在著流動(dòng)阻力高的缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，為此本人所在課題小組提出了一種新型的板式換熱器--正六邊形球面肋板式換熱器。
　　 首先，采用數(shù)值模擬的方法對(duì)此種板式換熱器進(jìn)行傳熱和流動(dòng)阻力特性研究。分別針對(duì)兩流體換熱以及三流體換熱建立了相應(yīng)的物理模型，并劃分了非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，以水為換熱介質(zhì)，在一定的進(jìn)口溫度下，模擬得到了一系列

2、工況下正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和流動(dòng)性能。將計(jì)算結(jié)果無(wú)量綱化，整理并擬合得到了正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱準(zhǔn)則方程式以及摩擦系數(shù)方程式。為了解換熱器內(nèi)部的傳熱和流動(dòng)狀況，處理生成了內(nèi)部速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)圖，發(fā)現(xiàn)其速度場(chǎng)比較均勻，且溫度場(chǎng)變化平緩，說(shuō)明板片結(jié)構(gòu)比較合理。
　　 然后，對(duì)正六邊形球面肋板式換熱器進(jìn)行了傳熱和流動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)得了一系列工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)由球面肋組成的近似螺旋通道賦予正六邊形球面肋板式換熱器

3、較好的傳熱性能以及較低的壓降損失。通過(guò)等流速法分離總傳熱系數(shù)，整理得到了傳熱準(zhǔn)則方程式和摩擦系數(shù)方程式。將其與常見(jiàn)的人字形板式換熱器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)正六邊形球面肋板式換熱器具有更好的傳熱流動(dòng)綜合性能。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者比較接近，吻合程度較好，驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬的正確性和可靠性。
　　 最后，對(duì)正六邊形球面肋板式換熱器進(jìn)行了初步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先研究了流動(dòng)方式和板片的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)（波高、波距和球面半徑）對(duì)流動(dòng)傳

4、熱性能的影響，計(jì)算并分析了逆流60、順流60和短路流三種情況下正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和阻力性能，逆流60和順流60時(shí)的各項(xiàng)性能都十分接近，而短路流時(shí)性能明顯偏低。對(duì)比計(jì)算了不同波高、球面半徑以及波距下正六邊形球面肋板式換熱器的流動(dòng)阻力和傳熱性能變化趨勢(shì)，波高和球面半徑的增加，都會(huì)使傳熱性能增強(qiáng)，摩擦系數(shù)增加，而波距增加時(shí)，傳熱性能降低，摩擦系數(shù)也隨之降低。選用單位流程冷熱流體壓降之和所對(duì)應(yīng)的傳熱系數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，綜合考慮流動(dòng)方式