【摘要】：波面板換熱器作為一種粒料間壁式換熱器,其具有換熱效率高、占地面積小等特點。波面板換熱器中的粒料受到波面板表面形狀的約束而不再是重力流動,其流動軌跡發(fā)生了周期性的變化,從而導致熱量在波面板和粒料之間的傳遞過程得到一定程度上的強化。盡管波面板換熱器在工業(yè)上已經(jīng)有了大量的應用,但是,在描述粒料在設備內的流動行為以及傳熱性能時,仍然依靠經(jīng)驗估計和估算,亟需揭示其流動和傳熱原理及理論,為波面板換熱器設計提供理論依據(jù)。針對這一情況,論文開展了以下研究工作:(1)針對波面板換熱器粒料的密相流動問題,以顆粒為單元,使用離散單元法(DEM)對連續(xù)進料時雙側波面流道和單側波面流道兩種通道中的流動規(guī)律、空隙率、板面接觸顆粒數(shù)目以及顆粒-板面接觸力進行了模擬研究。在粒料流動過程中,顆粒在水平(垂直板面)方向上的運動軌跡受波面板表面形狀的影響比較顯著,也就是說顆粒的混合主要發(fā)生在此方向上。計算結果表明,在本文研究范圍內,隨著粒料流速的增加,與板面接觸顆粒數(shù)目減少,顆粒-板面法向接觸力變化不大,而且與板面形狀無關。(2)在波面板換熱器中,使用恒溫的熱水對常溫聚乙烯粒料加熱。研究板間距(25mm、30 mm、38 mm)、熱水流量(1~3 L/min)和粒料流速(9~38 g/s)等結構參數(shù)和操作參數(shù)對換熱效果的影響。實驗數(shù)據(jù)表明對于板間距恒定條件下,熱水流量對于粒料溫差并沒有太大影響;擬合粒料流速和粒料溫差實驗數(shù)據(jù)可知,隨著粒料流速的增加,粒料升溫效果一定程度上弱化;板間距較小(25 mm)時,粒料換熱效果最好。(3)在恒定的板間距情況下,在一定范圍內,粒料流速的增加會提高傳熱速率和總傳熱系數(shù)。但是隨著粒料流速的增大,傳熱速率增長趨勢逐漸平緩,總傳熱系數(shù)趨于不變。在所研究粒料流速范圍內,小粒料流速時,增大流速,可以促進粒料與壁面間的對流傳熱,但是隨著粒料流速的繼續(xù)增大,與壁面接觸顆粒數(shù)目減少,減小顆粒與壁面的碰撞和接觸的機會,引起近壁面氣膜厚度的增加,導致總傳熱系數(shù)不再變化。通過對實驗參數(shù)的分析和實驗數(shù)據(jù)的整理,得到了努塞爾數(shù)Nu、弗勞德數(shù)Fr、佩克萊數(shù)Pe和無因次溫度Ct之間的關聯(lián)式,從而為波面板換熱器的工業(yè)設計提供一定的依據(jù)。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK124;TK172

【參考文獻】

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本文編號：2731178