本文關(guān)鍵詞：擾流孔強化蓄熱式波紋板對流換熱的特性研究

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【摘要】：為了提高蓄熱式換熱器的換熱效率,特別是含塵煙氣的余熱回收過程中往往伴隨著腐蝕、堵灰問題,蓄熱式換熱器的換熱元件(蓄熱式波紋板)表面結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行合理地改造。擾流孔的存在導(dǎo)致傳熱元件的上下表面壓差不同,進(jìn)而會形成垂直于擾流孔截面的縱向流動。該流動會破壞原有的灰塵積結(jié)方式,縱向流動在灰塵的擴散過程中可以減緩灰塵在重力作用下的沉降,利于灰塵排出換熱器,從而可以緩解積灰腐蝕等問題。本文提出了在傳熱元件上添加擾流孔強化傳熱的方法,并從熱力學(xué)第二定律(?)損概念對添加擾流孔后的傳熱元件進(jìn)行了分析。采用瞬態(tài)實驗方法本文研究了三種排列角度(15°,30°,45°)的擾流孔強化波紋板蓄熱元件的傳熱特性。實驗結(jié)果表明,與未添加擾流孔的波紋板蓄熱元件相比,三種排列角度(15°,300,45°)下的帶擾流孔的蓄熱元件的平均Nu數(shù)分別提高了17.1%,24.8%,34.9%；而三種情況下的阻力系數(shù)f因子則分別提高了24.7%,33.1%,38.4%。這說明擾流孔帶來的強化傳熱效果明顯,與其他強化傳熱手段相比阻力升高幅度相對較小。利用等效泵功下的Nu/Nuo值比較發(fā)現(xiàn),與排列角度為30°和15°相比,45°時比前兩者的Nu/Nuo分別高了53.3%,67.8%,這表明擾流孔排列角度為45°時,波紋板蓄熱元件具有最佳性能。為了評價擾流孔強化波紋板蓄熱元件傳熱的效果,本文從熱力學(xué)(?)的角度對帶擾流孔的波紋板蓄熱元件的(?)損和(?)損系數(shù)進(jìn)行了分析與研究。文中的(?)分析方法將(?)分析計算從穩(wěn)態(tài)傳熱計算拓展到了瞬態(tài)傳熱,增大了(?)分析計算公式的適用范圍。分析得到了(?)損與(?)損系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化曲線,曲線表明(?)損和(?)損系數(shù)有一個臨界值,臨界值處(?)損和(?)損系數(shù)的數(shù)值均達(dá)到峰值。臨界值存在的原因主要是流體的流動形態(tài)處于過渡態(tài)時流體的無規(guī)則運動變化劇烈,導(dǎo)致流體的熵增會隨雷諾數(shù)的增大而增大,從而使(?)損和(?)損系數(shù)數(shù)值達(dá)到峰值。雷諾數(shù)在臨界值時,能量浪費較為嚴(yán)重。對于傳熱元件而言,為了提高能量的利用效率應(yīng)盡可能的避開其在臨界值附近工作運行。為了探究流道曲率半徑對擾流孔強化傳熱時帶來的影響,利用數(shù)值模擬方法研究了3種曲率半徑下開擾流孔時的強化傳熱效果,并獲得了不同工況下的速度場以及溫度場分布。數(shù)值模擬結(jié)果表明,開擾流孔之后,通道內(nèi)空氣出現(xiàn)擾動,擾流孔附近產(chǎn)生縱向速度和板間流動,致使通道內(nèi)流速分布及溫度分布更為均勻,換熱效果增強。利用分離式方法,從理論角度初步分析了擾流孔帶來的阻力與傳熱變化。擾流孔孔徑7、8、9mm三種情況中,綜合強化換熱性能最好的是擾流孔孔徑9mm的情況,而波紋圓弧曲率半徑對擾流孔強化傳熱性能的影響需綜合考慮擾流孔的孔徑。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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本文編號：1177938