本文關鍵詞：人字形板式換熱器換熱流動特性的數值分析與實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：板式換熱器作為一種高效、緊湊的換熱元件,廣泛應用于石油、化工、冶金、動力等工程領域,在國民經濟和工業(yè)生產中起到重要作用。因此,對板式換熱器進行板型的開發(fā)和優(yōu)化設計,提高換熱器整體性能具有十分重要的現(xiàn)實意義和應用價值。本文采用數值模擬與實驗相結合的方法,對人字形板式換熱器的流場和換熱特性進行了研究,分析了結構參數與流動阻力和換熱性能的關系。 通過數值模擬討論了板式換熱器的三個基本參數：波紋傾角β,波紋間距λ,波紋高度H,對板式換熱器內部流動與換熱特性的影響。β較小時,流場呈現(xiàn)“十字交叉流”的流態(tài),β較大時,流場呈現(xiàn)“曲折流”的流態(tài)。Nu隨著β的增大,先增大后減小,在β=70°附近時出現(xiàn)轉折,而壓降隨著傾角的增大而增大；Nu隨著λ的增大而逐漸下降,同時壓降也逐漸下降；隨著H的增大Nu增大,壓降減小 研究表明觸點是板片上換熱效果最好的點,觸點附近,流道收縮,形成一系列漩渦,增強了附近的擾流程度,換熱效果加強。因此本文通過數值模擬研究了影響觸點分布的重要參數,即下層波峰線到板換長度方向對稱軸的距離L。在板片三個基本參數不變的情況下,L的變化主要對第一層觸點的縱坐標產生影響,觸點橫坐標不隨其改變。壓降、Nu與面積質量因子j/f隨L的變化均呈現(xiàn)周期性變化,周期為λ/2sinβ,在L=λ/4sinβ獲得最值,在設計板式換熱器時可考慮參數L的影響以進一步優(yōu)化板換的綜合性能。 通過數值模擬,對“熱混合”板式換熱器進行了研究。固定下壁面傾角βb時,Nu和壓降隨上壁面傾角βt的增大而增大,粘性耗散隨著βt呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,且在上下傾角之和為100°時取得極大值。隨著入口Re的增大,壓降和Nu均呈現(xiàn)上升的趨勢,火積傳遞效率基本呈現(xiàn)震蕩降低的趨勢,且硬板組合的傳遞效率要高于軟板組合。 搭建人字形板式換熱器水-水換熱實驗臺,測試BR0.5-U-0.5B人字形波紋板片的換熱阻力性能,并與模擬結果進行對比。運用威爾遜圖解法與等流速法分別對數據進行了處理,對比發(fā)現(xiàn)模擬熱側出口溫度高于實驗值,冷側出口溫度低于實驗值,威爾遜圖解法工況下,冷側、熱側出口壓強均高于模擬值,誤差均在10%以內,本文的模擬結果與實驗結果的變化趨勢具有較好的一致性。利用數值模擬可以更加方便快捷地獲取板換性能,為新板型的設計提供一定的依據,并能大量節(jié)省實驗成本。
【關鍵詞】：板式換熱器 數值模擬 換熱阻力特性 場協(xié)同
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 主要符號表13-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 研究背景和意義14
• 1.2 板式換熱器簡介14-16
• 1.3 板式換熱器國內外研究進展16-24
• 1.3.1 板式換熱器實驗研究16-20
• 1.3.2 板式換熱器數值研究20-24
• 1.4 新型板式換熱器研發(fā)進展24-25
• 1.5 場協(xié)同以及火積耗散原理簡介25-26
• 1.6 本文研究的主要內容26-27
• 第2章 人字形板式換熱器換熱阻力性能的數值研究27-46
• 2.1 引言27
• 2.2 數值計算模型27-31
• 2.2.1 物理模型27-28
• 2.2.2 數學模型28-29
• 2.2.3 邊界條件29
• 2.2.4 網格劃分及無關性檢測29-31
• 2.3 數值結果分析與討論31-45
• 2.3.1 波紋傾角β對流動換熱的影響31-34
• 2.3.2 波紋間距λ對流動換熱的影響34-35
• 2.3.3 波紋高度H對流動換熱的影響35-36
• 2.3.4 設計尺寸L對換熱阻力性能的影響36-45
• 2.4 本章小結45-46
• 第3章 “熱混合”板式換熱器的換熱阻力特性數值研究46-56
• 3.1 引言46
• 3.2 數值計算模型46-47
• 3.3 計算結果分析討論47-55
• 3.3.1 “熱混合”板式換熱器換熱阻力特性隨Re的變化規(guī)律48-49
• 3.3.2 “熱混合”板式換熱器協(xié)同性及火積耗散特性隨Re的變化規(guī)律49-50
• 3.3.3 “熱混合”板式換熱器流動換熱特性與波紋傾角之問的關系50-53
• 3.3.4 “熱混合”板式換熱器協(xié)同性及火積耗散特性隨波紋傾角的變化規(guī)律53-55
• 3.4 本章小結55-56
• 第4章 人字形板式換熱器實驗與數值模擬對比研究56-66
• 4.1 實驗系統(tǒng)簡介56-58
• 4.1.1 熱水循環(huán)系統(tǒng)57
• 4.1.2 冷水循環(huán)系統(tǒng)57-58
• 4.1.3 測量系統(tǒng)58
• 4.2 實驗步驟58-59
• 4.3 人字形板式換熱器全板數值模擬物理模型與邊界條件59-61
• 4.4 實驗與模擬數據處理方法61-62
• 4.5 實驗結果與模擬結果分析62-65
• 4.6 本章小結65-66
• 第5章 全文總結及展望66-68
• 5.1 主要工作和結論66-67
• 5.2 不足67-68
• 參考文獻68-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文78-79
• 學位論文評閱及答辯情況表79

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本文編號：399722