發(fā)布時間：2021-07-06 08:00

　　開縫翅片、百葉窗翅片、波紋翅片以及安裝渦產(chǎn)生器的翅片都屬于高效的無源強(qiáng)化傳熱翅片,具有強(qiáng)化傳熱效果好、壓力損失小的特點,被廣泛應(yīng)用于換熱器翅片傳熱強(qiáng)化領(lǐng)域。但是,隨著對換熱器換熱性能和緊湊性要求的不斷提高,現(xiàn)有單一的強(qiáng)化傳熱技術(shù)已經(jīng)很難滿足要求,為了追求更高性能的換熱表面,組合強(qiáng)化傳熱技術(shù)有望成為當(dāng)前提高換熱器翅片換熱性能的主要手段和研究熱點。目前,關(guān)于組合強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究較少。少量關(guān)于波紋翅片與渦產(chǎn)生器組合強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究大多集中于管翅式換熱器中,而在波紋板式換熱器中安裝渦產(chǎn)生器的研究尚未見報道。本文分別在層流和湍流范圍內(nèi),數(shù)值研究了板式換熱器通道內(nèi)波紋與渦產(chǎn)生器組合強(qiáng)化傳熱技術(shù),分析了縱向渦在波紋通道內(nèi)的發(fā)展變化,渦產(chǎn)生器攻擊角和渦產(chǎn)生器位置對波紋通道內(nèi)翅片表面換熱及流動特性的影響,結(jié)果表明波紋與渦產(chǎn)生器組合強(qiáng)化傳熱技術(shù)可以大大提高波紋通道內(nèi)的傳熱性能。主要結(jié)論如下:在波紋與渦產(chǎn)生器組合翅片通道內(nèi),縱向渦經(jīng)過下翅片波峰（上翅片波谷）時增強(qiáng),經(jīng)過下翅片波谷（上翅片波峰）時減弱,縱向渦的數(shù)量隨流體向下游流動逐漸增加;縱向渦明顯促進(jìn)了通道內(nèi)冷熱流體間的混合,增強(qiáng)了波紋翅片的換熱性能;... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

換熱器常用翅片

波紋與渦產(chǎn)生器組合翅片流動與傳熱特性研究-4-翼以及(d)矩形小翼[20]，如圖1.2所示。通常在換熱表面采取沖壓的方法就能加工形成渦產(chǎn)生器，不僅操作簡單便利，而且易于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，是第三代強(qiáng)化傳熱表面的代表形式[21]。因此，國內(nèi)外學(xué)者還對渦產(chǎn)生器的形狀、尺寸、安裝方式及位置等進(jìn)行了大量的研究。圖1.2換熱器常用渦產(chǎn)生器1.3強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究現(xiàn)狀由于波紋翅片具有比平直翅片更高的換熱性能，比開縫翅片、百葉窗翅片以及鋸齒翅片等具有更小的壓降和更高的穩(wěn)定性[22]，成為換熱器設(shè)計中翅片類型的主要選擇之一。作為第三代強(qiáng)化傳熱技術(shù)代表形式的渦產(chǎn)生器具有結(jié)構(gòu)簡單、作用范圍較廣以及加工工藝簡單等特點，在一些緊湊式換熱器的換熱通道內(nèi)應(yīng)用廣泛。因此，國內(nèi)外學(xué)者對波紋翅片和安裝渦產(chǎn)生器翅片進(jìn)行了大量的實驗和數(shù)值模擬研究。同時，部分學(xué)者也逐漸將研究方向聚焦于波紋翅片與渦產(chǎn)生器組合強(qiáng)化傳熱，尋求更優(yōu)的強(qiáng)化傳熱技術(shù)。1.3.1波紋翅片的研究波紋翅片只需在平直翅片的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的處理，便可壓制成型，其加工生產(chǎn)方便簡單。同時，波紋翅片還具有換熱性能好、不易于形成污垢的特點，在運行環(huán)境較差、要求較高的工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。因此，出現(xiàn)了眾多波型的波紋翅片的相關(guān)研究，如三角型波紋、正弦型波紋及三角型切口波紋等。Ali和Ramadhyani[23]通過可視化實驗在150≤Re≤4000的范圍內(nèi)比較了兩種不同間距的三角型波紋通道和直通道，對比發(fā)現(xiàn)：間距為6.9mm和10.3mm的波紋通道與對應(yīng)直通道的換熱性能相比具有顯著的提升，當(dāng)Re>1500時，平均Nu分別提高140%和240%，同時阻力系數(shù)f分別增加130%和280%。

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-9-2模型建立及數(shù)值方法隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算流體動力學(xué)（CFD）的出現(xiàn)，使得換熱器中的流動和傳熱問題不再被限制于復(fù)雜且周期長的實驗研究。Fluent、CCM+和CFX等都是CFD軟件，這些數(shù)值模擬軟件都具有計算時間短、結(jié)果準(zhǔn)確以及研究成本低等優(yōu)點，在各行各業(yè)換熱器的研究中廣泛使用。本文將采用Fluent數(shù)值模擬軟件，對波紋與渦產(chǎn)生器組合翅片的流動與傳熱特性進(jìn)行研究。2.1物理模型縱向渦是影響通道內(nèi)換熱性能的重要因素，而渦產(chǎn)生器的攻擊角則影響其產(chǎn)生的縱向渦的強(qiáng)度，因此，有必要對渦產(chǎn)生器的攻擊角進(jìn)行研究。同時，波紋通道內(nèi)流體流動隨通道結(jié)構(gòu)的變化而改變，可將波紋通道表面分為壓力側(cè)和吸力側(cè)[25,26]，在壓力側(cè)與吸力側(cè)的連接處為波峰或波谷，如圖2.1所示。流體在波紋通道內(nèi)流動主要沖刷壓力側(cè)表面，減薄或破壞了壓力側(cè)表面的邊界層，使得壓力側(cè)表面的換熱明顯優(yōu)于吸力側(cè)表面的換熱。在一個波紋與渦產(chǎn)生器組合翅片的周期內(nèi)包含了一個壓力側(cè)和一個吸力側(cè)，將渦產(chǎn)生器安裝在壓力側(cè)還是吸力側(cè)對縱向渦強(qiáng)化傳熱效果的影響不可忽視。因此，本文以渦產(chǎn)生器攻擊角和渦產(chǎn)生器位置作為研究重點，建立板式換熱器中波紋與渦產(chǎn)生器組合翅片物理模型。圖2.1波紋通道壓力側(cè)和吸力側(cè)示意圖2.1.1不同渦產(chǎn)生器攻擊角的波紋組合翅片模型本文波紋通道根據(jù)文獻(xiàn)[23]中的實驗?zāi)Ｐ蛥?shù)建立，實驗研究的波紋通道間距分別為6.9mm和10.3mm，寬度為76mm，由于通道寬度遠(yuǎn)大于通道間距，因而本文不考慮通道側(cè)壁對流動和換熱的影響。此外，因為渦產(chǎn)生器是由翅片表面沖壓形成，而本文計

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3267853