基于CFD的燃氣熱水器性能研究.pdf

1、本文以燃氣熱水器的核心部件——換熱器作為研究對象，分析了現(xiàn)有的由銅翅片管換熱器構成的燃氣熱水器的傳熱過程，以此為基礎通過數(shù)值模擬的方式分析了某一機型上的銅翅片管換熱器內部流體的流動和換熱情況，對其結構提出了改進意見，進一步的為了提升燃氣熱水器性能和降低生產(chǎn)成本，設計計算了一種不銹鋼制人字形波紋扁管換熱器，并對其進行了數(shù)值模擬，理論上證明了其可行。本文主要做了以下工作:
　　(1)通過合理的假設和簡化模型，利用Ansys CFX軟件

2、對銅翅片管換熱器內的煙氣流動和換熱情況進行了分析，發(fā)現(xiàn)在管子背風面存在渦流漩渦區(qū)域，削弱了換熱，提出在該區(qū)域打孔或改變?yōu)橥蛊鹦螤畹母倪M意見。另外還研究了翅片厚度、翅片間距和管徑對熱效率的影響，對它們的取值范圍作了估計，并指出翅片間距的影響最大。
　　(2)通過前面的分析知道了銅翅片管換熱器的結構缺陷，在此基礎上設計計算了一種不銹鋼制人字形波紋扁管換熱器，初步確定其結構形式，并對其進行仿真模擬，結果表明人字形波紋起到了強化傳熱的作用

3、，但同時也使流體在一部分區(qū)域形成較大的渦流漩渦區(qū)域，使得換熱削弱。為此提出了增大槽寬和改為梯形槽兩種改進方案，對比發(fā)現(xiàn)梯形槽在改善流動和換熱狀況的同時，由于擴展的換熱面積減小，對整體的換熱效果提升不大，而當槽寬增大到1.5mm時具有較好的傳熱效果，有效改善了整機熱效率。
　　(3)人字形波紋扁管換熱器最終模擬結果為:熱效率為85.24％，溫升為26℃，排煙溫度為192℃，達到了國家標準，理論上證明其可行。同時和原有的銅翅片管相比其