本文關(guān)鍵詞： 點(diǎn)坑 換熱器 數(shù)值模擬 阻力系數(shù)　出處：《湖北工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：換熱扁管是換熱器中最重要的換熱元件,是其換熱的載體。換熱扁管的換熱和流阻性能的優(yōu)良直接決定了換熱器的工作效率。點(diǎn)坑結(jié)構(gòu)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu),大量的實(shí)驗(yàn)證明了點(diǎn)坑型流道的綜合換熱效果要好于光滑流道。同時(shí),與其他強(qiáng)化換熱技術(shù)相比較,它能在增強(qiáng)換熱的同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生太大的流動(dòng)阻力,因此在工業(yè)上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文建立了點(diǎn)坑扁管的物理模型和數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)研究對(duì)象的特點(diǎn)和不同的流態(tài),分別選取了RNGκ-ε湍流模型和層流模型,以空氣為介質(zhì)在不同工況下對(duì)多種換熱扁管進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。首先針對(duì)多種不同幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的點(diǎn)坑扁管在高雷諾數(shù)工況下進(jìn)行模擬,細(xì)致的分析了不同點(diǎn)坑深度、點(diǎn)坑寬度、點(diǎn)坑間距、流道高度對(duì)扁管換熱和流動(dòng)阻力以及綜合換熱性能的影響和變化規(guī)律,還得到了不同工況下扁管換熱和流阻達(dá)到最佳匹配時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù),并探討了點(diǎn)坑扁管的強(qiáng)化換熱機(jī)理。研究認(rèn)為,一方面,由于點(diǎn)坑的存在有效的增加了換熱面積,使得換熱增強(qiáng)。另一方面,點(diǎn)坑破壞了流體的邊界層,導(dǎo)致了渦旋的產(chǎn)生,使得流體的局部湍流程度顯著增加,在點(diǎn)坑的附近,換熱效果明顯要增強(qiáng)。相較于光滑的扁管,點(diǎn)坑扁管的綜合換熱性能增強(qiáng)因子在1.5~2.2左右,明顯要好于光管。然后還針對(duì)低雷諾數(shù)工況下的窄縫點(diǎn)坑扁管,研究了在層流的狀態(tài)下,點(diǎn)坑深度、點(diǎn)坑縱向間距、點(diǎn)坑橫向間距、點(diǎn)坑寬度對(duì)綜合換熱性能的影響,并進(jìn)行了正交試驗(yàn),最后得到了最優(yōu)方案。本文研究了不同工況下和不同幾何結(jié)構(gòu)的點(diǎn)坑型扁管的換熱效果,探討了其流動(dòng)和換熱機(jī)理,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了依據(jù)。
[Abstract]:Flat tube is the most important heat transfer element in heat exchanger. It is the carrier of heat transfer. The excellent heat transfer and flow resistance performance of the flat tube directly determine the working efficiency of the heat exchanger. The spot pit structure is a new type of enhanced heat transfer structure developed in recent years. A large number of experiments have proved that the integrated heat transfer effect of point pit channel is better than that of smooth channel. In addition, compared with other enhanced heat transfer techniques, it can enhance heat transfer without causing too much flow resistance. In this paper, the physical model and mathematical model of point crater flat pipe are established, and according to the characteristics of the object of study and different flow patterns. RNG 魏-蔚 turbulence model and laminar flow model are selected respectively. The numerical simulation of a variety of heat transfer tubes was carried out under different conditions using air as the medium. Firstly, the point pit flat pipes with different geometric parameters were simulated under high Reynolds number conditions. The influence and variation law of different point pit depth, point pit width, spot pit spacing, channel height on heat transfer, flow resistance and comprehensive heat transfer performance of flat pipe are analyzed in detail. At the same time, the structural parameters are obtained when the heat transfer and flow resistance of the flat tube reach the optimum matching under different working conditions, and the mechanism of strengthening the heat transfer of the flat pipe with a point pit is discussed. The existence of spot pits effectively increases the heat transfer area and makes the heat transfer increase. On the other hand, the point pits destroy the boundary layer of the fluid, resulting in the production of vortex, which makes the local turbulence of the fluid increase significantly. In the vicinity of the spot pit, the heat transfer effect is obviously enhanced. Compared with the smooth flat tube, the enhancement factor of the comprehensive heat transfer performance of the spot pit flat tube is about 1.5 ~ 2.2. It is obviously better than the light tube. Then, the depth of the spot pit, the longitudinal distance of the spot pit and the transverse distance of the spot pit are studied under the laminar flow condition for the narrow slot crater flat tube under the low Reynolds number working condition. The effect of point hole width on the comprehensive heat transfer performance is studied, and the orthogonal test is carried out. Finally, the optimal scheme is obtained. The heat transfer effect of point pit type flat pipe under different working conditions and different geometry structures is studied in this paper. The mechanism of flow and heat transfer is discussed, which provides the basis for further design and development.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172

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本文編號(hào)：1457496