本文關鍵詞：空氣橫掠平直翅片管流動與換熱的數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技及工業(yè)技術的迅猛發(fā)展以及能源的日益緊缺,對各領域中廣泛應用的換熱設備傳熱強化技術的研究也就越來越迫切。在眾多的強化換熱技術中,通過擴展換熱面來增強換熱器對流換熱系數(shù)較低一側的換熱是最為常見的簡單易行的方法。采用擴展換熱面的各種類型的翅片管換熱器在動力、能源、冶金、化工、空調與制冷等領域得到了廣泛的應用,而且翅片管是各種管式換熱面強化換熱方法中最常用的方法。翅片管換熱器的翅片有矩形、圓形、波紋、條縫等多種形式,其中平直翅片因其便于加工制造、裝配簡單,使用過程中不易發(fā)生形變而被廣泛應用于空調、制冷、通風和汽車等換熱設備中。 本文通過商用CFD軟件對單排平直翅片管換熱器通道內不可壓縮空氣穩(wěn)態(tài)、層流流動的傳熱與流動阻力特性進行了三維數(shù)值模擬,探討基管相對于翅片前緣位置的改變對翅片表面的對流換熱、翅片效率產生的影響。通過數(shù)值模擬分析得出入口流速、翅片間距以及基管離翅片入口段的不同位置(l/d)對流動與換熱的影響,得到了阻力系數(shù)(f)以及翅片和管壁面的平均努塞爾特數(shù)(Nu)隨雷諾數(shù)(Re)、翅片間距和管相對位置(l/d)變化的關系；通過比較綜合換熱性能指數(shù)和翅片效率,獲得了本文所研究的6種不同管位置(l/d)在不同Re及翅片間距下的最佳結構型式,并通過場協(xié)同原理進行了分析。另外,在相同的翅片面積下改變翅片長寬比,分析其對翅片表面的對流換熱、翅片效率以及流動阻力的影響,得出換熱性能最優(yōu)的翅片長寬比結構,為平直翅片管的設計提供參考依據(jù)。 模擬計算的結果表明：翅管位置的改變對翅片通道內的流動與換熱有較為明顯的影響,遠離翅片端部布置翅管有利于提高努塞爾特數(shù)并減小流動阻力系數(shù),但翅片效率并非隨著管遠離翅片端部而逐漸增大,而是存在一個最優(yōu)的翅管位置使得換熱效果最好。不同翅片長寬比的結構中,其流動和換熱特性有所差異,從綜合換熱性能指數(shù)和翅片效率兩個方面得出了在翅片長寬比的值為1-1.5的范圍內,翅片效率最高,換熱效果最好。
【關鍵詞】：數(shù)值模擬 平直翅片管 翅片效率 結構參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景11-12
• 1.2 強化換熱技術概述12-13
• 1.3 翅管式換熱器13-15
• 1.4 平直翅片管換熱器的研究進展15-17
• 1.5 本文研究的主要內容17-19
• 第二章 數(shù)值模擬簡述19-27
• 2.1 數(shù)值傳熱學的興起與發(fā)展19-20
• 2.2 數(shù)值模擬方法的優(yōu)點20-21
• 2.3 數(shù)值模擬方法介紹21-22
• 2.4 CFD簡介22-25
• 2.5 本章內容小結25-27
• 第三章 翅片管換熱器傳熱的基本理論27-31
• 3.1 提高翅片管換熱器換熱性能的途徑27-28
• 3.2 翅片管換熱器流體通道內的換熱與流動特征28
• 3.3 流體流動的控制方程28-30
• 3.4 翅片管換熱器的性能評價標準30
• 3.5 本章內容小結30-31
• 第四章 空氣橫掠平直翅片管的數(shù)值模擬31-41
• 4.1 幾何模型31-34
• 4.1.1 模型的建立31-32
• 4.1.2 網格的劃分32-34
• 4.2 數(shù)學模型34-36
• 4.2.1 基本假設及控制方程34-35
• 4.2.2 邊界條件和物性參數(shù)的確定35
• 4.2.3 計算方法及收斂標準35-36
• 4.3 數(shù)據(jù)處理方法36-37
• 4.4 計算方法的驗證37-39
• 4.4.1 模型的建立和網格的劃分37-38
• 4.4.2 邊界條件及計算方法38
• 4.4.3 驗證結果分析38-39
• 4.5 本章內容小結39-41
• 第五章 數(shù)值模擬計算結果與分析41-73
• 5.1 進口風速與管位置的變化對管外空氣流動和換熱特性的影響分析41-52
• 5.1.1 不同進口風速和翅管位置的計算結果41-42
• 5.1.2 計算結果分析42-44
• 5.1.3 翅片表面的溫度分布和翅片間的速度分布44-50
• 5.1.4 綜合換熱性能評價50-51
• 5.1.5 翅片效率的比較51-52
• 5.2 翅片間距的變化對管外空氣流動和換熱特性的影響分析52-61
• 5.2.1 不同翅片間距下的計算結果52-53
• 5.2.2 計算結果分析53-57
• 5.2.3 綜合換熱性能的比較57-59
• 5.2.4 翅片效率的比較59-61
• 5.3 場協(xié)同分析61-64
• 5.3.1 場協(xié)同原理簡介61-62
• 5.3.2 不同翅片間距和管位置下的場協(xié)同角的比較62-64
• 5.4 翅片長寬比的不同對流動和換熱特性的影響分析64-70
• 5.4.1 不同長寬比的翅片在模擬計算時的條件和方法64
• 5.4.2 不同長寬比翅片結構流體通道內的阻力系數(shù)對比64-65
• 5.4.3 不同長寬比翅片結構流體通道內的努塞爾特數(shù)對比65-66
• 5.4.4 翅片間距中剖面的速度流線圖分析66-68
• 5.4.5 綜合換熱性能比較68-69
• 5.4.6 翅片效率的比較69-70
• 5.5 本章內容小節(jié)70-73
• 第六章 全文總結與展望73-75
• 6.1 本文主要內容與結論73
• 6.2 對未來研究的展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-81
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文81

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：空氣橫掠平直翅片管流動與換熱的數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：393411