一種板式換熱器板片的性能優(yōu)化及火積理論分析.pdf

1、板式換熱器是近十幾年來(lái)得到廣泛應(yīng)用的一種高效、緊湊的換熱設(shè)備，大型船用換熱器是必不可少的熱交換設(shè)備之一。例如在氣缸套的淡水冷卻器、主副機(jī)滑油冷卻器、給水加熱等設(shè)備中，換熱器發(fā)揮著巨大的作用。一般船用換熱器為列管式換熱器、板式換熱器、轉(zhuǎn)輪式和熱管式等。板式換熱器具有換熱量大、體積小、換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，符合船用換熱設(shè)備基本要求，且該類(lèi)型換熱器已在船舶領(lǐng)域得到逐步推廣，因此對(duì)船用板式換熱器的研究具有比較廣泛的意義。
　　本文通過(guò)數(shù)值計(jì)算

2、方法對(duì)板式換熱器板片進(jìn)行研究分析，并在已有板片的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先選取人字形板片作為研究對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，再通過(guò)HTFS+進(jìn)行理論計(jì)算。分別對(duì)H-H模型、V-V模型、V-H混合模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合板片的壓力和Nu都在小角度和大角度之間。
　　以曲折波紋板片作為基礎(chǔ)板片，并在該板片的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先針對(duì)板片波紋傾角進(jìn)行研究，分別對(duì)波紋傾角β=20°、25°、30°、35°、40°、

3、50°、60°的板片進(jìn)行建模，設(shè)置相同的邊界條件，計(jì)算不同模型的換熱特性和阻力特性，發(fā)現(xiàn)波紋角度β增加，Nu數(shù)增加，流體的壓力損失也增大。板片的綜合性能參數(shù)隨波紋角度的增加而減小，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)波紋角度大于40°時(shí)，板片的綜合性能急劇降低。
　　本文通過(guò)改變波紋板片的縱向波紋高度對(duì)曲折波板板片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。分別對(duì)不同波高比a=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1時(shí)建立模型，分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。研究

4、發(fā)現(xiàn)：波高比a增加，板片的Nu降低，同時(shí)板片的壓力損失逐漸增加。優(yōu)化計(jì)算后，選定波紋傾角為40°，縱向波高比a=0.4，分別對(duì)原曲折波紋板和新板片-高低板進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，發(fā)現(xiàn)相同流速下高低板比曲折波紋板性能更優(yōu)。
　　對(duì)曲折波紋板進(jìn)行一次優(yōu)化設(shè)計(jì)后，在高低板的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次強(qiáng)化傳熱研究。在曲折波紋板波紋拐點(diǎn)處增加凹坑，建模計(jì)算后研究發(fā)現(xiàn)：新板片比原板片Nu數(shù)高，壓力損失低。
　　本文將最小熱阻理論應(yīng)用于板片設(shè)計(jì)中，分別計(jì)算上述