人字形板式換熱器是一種常用的換熱設(shè)備,其結(jié)構(gòu)緊湊且傳熱性優(yōu)異,近些年來(lái)得到了迅速發(fā)展。但同時(shí)也存在著流動(dòng)阻力大、承壓能力差等缺點(diǎn),因此深入研究人字形板式換熱器波紋通道流體流動(dòng)及傳熱的內(nèi)在機(jī)理和規(guī)律對(duì)高效換熱器的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文建立人字形板式換熱器波紋通道二維物理模型,確定數(shù)學(xué)模型及網(wǎng)格劃分方式,在穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)下模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差范圍為3.45%~8.92%,驗(yàn)證模型可靠。在穩(wěn)態(tài)模擬中,針對(duì)波紋高度H=3、4.5和6mm,波紋間距λ=8、11和16mm,Re=2000~9000范圍內(nèi)進(jìn)行研究。分析在雷諾數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的影響下,沿波紋通道凹凸壁面平均及局部表面特征數(shù),以及內(nèi)部橫向剖面上流體局部速度、溫度及湍動(dòng)能的變化規(guī)律。結(jié)果表明,增加雷諾數(shù)和波紋高度,減小波紋間距可以增加凹凸壁面的(?)并使Nux曲線整體上升;而減小雷諾數(shù)和波紋間距,增加波紋高度可以增加凹凸壁面的(?)并使fx曲線整體上升。沿凹壁面?zhèn)葴u流主要發(fā)生在流道的前部和中部,尾部幾乎不存在渦流。在非穩(wěn)態(tài)模擬中,針對(duì)波紋高度H=3、4.5和6mm,波紋間距λ=8、11和16mm,Re=600,t=0.25T、0.5T、0.75T和T時(shí)進(jìn)行研究。分析在流動(dòng)時(shí)間和結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的影響下,非穩(wěn)態(tài)下不同時(shí)期沿波紋通道凹凸壁面平均和局部表面特征數(shù)的分布規(guī)律以及波紋通道間渦旋、流動(dòng)和傳熱參數(shù)的演化規(guī)律。結(jié)果表明,隨著時(shí)間的增加,劇烈運(yùn)動(dòng)的小結(jié)構(gòu)尺度渦流逐漸破裂,融合成穩(wěn)定低速的大范圍回流,同時(shí)溫度邊界層逐漸變厚。增加波紋高度和減小波紋間距都能夠增大渦流產(chǎn)生的范圍和流動(dòng)的劇烈程度,同時(shí)也會(huì)加劇局部高溫現(xiàn)象,并且使得流道內(nèi)壓力分布不均勻。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK124;TK172
【部分圖文】：

1—固定壓緊板 2—連接口 3—墊片 4—板片 5—活動(dòng)壓緊板6—下導(dǎo)軌 7—上導(dǎo)軌 8—加緊螺栓 9—支架圖1-1 板式換熱器結(jié)構(gòu)圖近些年來(lái)板式換熱器朝著多極化，裝置化發(fā)展，并且應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛[13,14]。但同時(shí)，板式換熱器也存在流動(dòng)阻力大，承壓能力差等缺點(diǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的預(yù)測(cè)，板式換熱器未來(lái)仍向提高換熱性能、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊湊性和大型化的方向發(fā)展[15,16]。因此高效換熱板型的開發(fā)是板式換熱器的核心技術(shù)，能夠有效的提高設(shè)備傳熱效率、降低流動(dòng)阻力、減小設(shè)備尺寸以及降低其成本。因此深入研究板式換熱器內(nèi)部流體流動(dòng)和傳熱的內(nèi)在機(jī)理和規(guī)律對(duì)換熱裝備的設(shè)計(jì)、優(yōu)化有著重要的實(shí)際意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬以及理論分析三種方法對(duì)板式換熱器進(jìn)行研究�；谏鲜鋈N方法，學(xué)者們針對(duì)不同的板型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。由于人字形板式換熱器的應(yīng)用最廣，因此對(duì)其的研究工作也最受重視并深入[17,18]。早期的研究方法主要采用實(shí)驗(yàn)研究，擬合出對(duì)流換熱問題的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式。近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速

圖 2-1 物理模型分劃分如圖 2-2 所示。利用 ICEM 軟件進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)度和溫度梯度較大，因此對(duì)近壁面處的網(wǎng)格進(jìn)行加圖 2-2 計(jì)算模型網(wǎng)格劃分型波紋通道內(nèi)部流體的流動(dòng)和換熱建立數(shù)學(xué)模型，采設(shè)：可壓縮牛頓流體；升力影響忽略不計(jì)；

圖 2-2 計(jì)算模型網(wǎng)格劃分型波紋通道內(nèi)部流體的流動(dòng)和換熱建立數(shù)學(xué)模型，采設(shè)：可壓縮牛頓流體；升力影響忽略不計(jì)；流動(dòng)時(shí)的粘性耗散熱。層流模型時(shí)，建立質(zhì)量、動(dòng)能、能量守恒方程；湍程:一 一 x、y 方向速度分量。程：一 一

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張晶;文玨;趙力;李德育;王毅;;基于計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬的板式換熱器傳熱與流動(dòng)分析及波紋參數(shù)優(yōu)化[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年12期

2 張李鐵;李彥洲;;板式換熱器板片的發(fā)展現(xiàn)狀研究[J];科技資訊;2014年31期

3 毛文睿;李亞飛;張龍龍;董玄吉;;換熱器的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)展[J];河南科技;2014年02期

4 汪健生;吳翠;;周期性溝槽通道內(nèi)自激振蕩流及換熱特性[J];化工學(xué)報(bào);2012年02期

5 徐志明;王月明;張仲彬;;板式換熱器性能的數(shù)值模擬[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2011年03期

6 支浩;湯慧萍;朱紀(jì)磊;;換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J];化工進(jìn)展;2009年S1期

7 蔡毅;賈志剛;周文學(xué);壽比南;;人字形波紋板式換熱器性能數(shù)值模擬的研究[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2009年01期

8 盧玫;董晶瑾;楊茉;李凌;鄒寬;;恒熱流鋸齒型通道流動(dòng)和換熱的非穩(wěn)態(tài)特性[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2008年07期

9 馬學(xué)虎;林樂;蘭忠;于慶杰;于春健;白濤;林英;;低Re下板式換熱器性能的實(shí)驗(yàn)研究及熱力學(xué)分析[J];熱科學(xué)與技術(shù);2007年01期

10 張平亮;;新型換熱器及其技術(shù)進(jìn)展[J];煉油技術(shù)與工程;2007年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 呂恕位;板式換熱器板片導(dǎo)流區(qū)流動(dòng)特性分析[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2015年

2 邱小亮;人字形板片結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)板式換熱器傳熱與流阻特性影響研究[D];華南理工大學(xué);2013年

3 楊剛;波紋板形狀參數(shù)對(duì)換熱器性能影響的數(shù)值研究[D];太原理工大學(xué);2012年

4 李曉亮;人字形板式換熱器強(qiáng)化傳熱研究及場(chǎng)協(xié)同分析[D];山東大學(xué);2009年

5 蔡毅;板式換熱器性能的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D];北京化工大學(xué);2008年

6 曲寧;板式換熱器傳熱與流動(dòng)分析[D];山東大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2824221