螺旋曲面肋板式換熱器的強(qiáng)化傳熱及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、熱交換是日常生活和工程技術(shù)領(lǐng)域中非常普遍的現(xiàn)象，作為實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的一種最基本的設(shè)備——換熱器，如何改善其換熱性能一直都是國(guó)內(nèi)外學(xué)者專(zhuān)家研究的重中之重。板式換熱器由于其傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、自潔能力強(qiáng)、拆卸方便、安裝運(yùn)輸快捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。鑒于此，如何利用強(qiáng)化傳熱技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)研究高效板式換熱器不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的首要解決問(wèn)題，也是響應(yīng)國(guó)情、開(kāi)展節(jié)能工作的緊迫任務(wù)。
　　三維肋作為新型的無(wú)源強(qiáng)化傳熱元件，無(wú)需外

2、加動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅擴(kuò)展了換熱板片的換熱面積、增加了流體和肋片之間的接觸，而且還減小了速度和溫度梯度之間的協(xié)同角，強(qiáng)化換熱效果顯著。
　　本課題將三維肋的螺旋曲面形式作為擾流元應(yīng)用于板式換熱器上，利用流體力學(xué)和傳熱學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論，分析三維肋強(qiáng)化換熱機(jī)理；應(yīng)用三維造型軟件Pro/E創(chuàng)建物理模型，計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬，研究螺旋曲面三維肋的排列方式、螺旋角度、迎流攻角、肋橫向間距、肋寬與肋縱向間距比等參數(shù)對(duì)傳熱的

3、影響，分析其換熱規(guī)律；設(shè)計(jì)合理的正交試驗(yàn)并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，尋求合適的擾流元形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成板式換熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　結(jié)果表明：在Re=2300~9500的工況下，螺旋曲面三維肋的排列方式為叉排時(shí)傳熱效果較優(yōu)；選取的新型板式換熱器的四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)中，迎流攻角對(duì)換熱的影響最大，肋橫向間距和螺旋角度次之，肋寬與肋縱向間距比對(duì)換熱的影響最??；在較優(yōu)范圍內(nèi)安排正交試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)螺旋曲面肋的結(jié)構(gòu)參數(shù)為螺旋角度θ=35°、迎流