本文關(guān)鍵詞：環(huán)形翅片管通道內(nèi)流體流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 環(huán)形翅片 數(shù)值模擬 換熱 阻力系數(shù)

【摘要】：換熱器作為一種重要的換熱設(shè)備,對(duì)熱力系統(tǒng)裝置的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和效率的影響較大。環(huán)形翅片管換熱器以其熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、電力、化工等行業(yè),得到了很多專家和學(xué)者的關(guān)注。學(xué)者們研究的重點(diǎn)在增大換熱的同時(shí)盡可能減小阻力損失,而研發(fā)高效、緊湊低阻的環(huán)形翅片管換熱器,必須充分了解通道內(nèi)部復(fù)雜流場(chǎng)和溫度場(chǎng)細(xì)節(jié),揭示流動(dòng)特征,分析產(chǎn)生阻力損失以及強(qiáng)化換熱的內(nèi)在機(jī)理。因此,本文通過(guò)數(shù)值模擬獲得環(huán)形翅片管管外流體流動(dòng)的速度、溫度、壓力、翅片表面溫度及局部努塞爾數(shù)分布,研究環(huán)形翅片管的形狀因子、結(jié)構(gòu)參數(shù)、以及流動(dòng)參數(shù)對(duì)環(huán)形翅片管換熱器換熱及阻力損失、綜合換熱、翅片效率及散熱量的影響。本文采用Fluent數(shù)值模擬軟件,對(duì)環(huán)形翅片管管外翅片間空氣的流動(dòng)與換熱進(jìn)行三維數(shù)值研究。首先,在基管尺寸一定的條件下,對(duì)與圓翅片管(C_(ir))分別具有相同的最小截面積(A_(min))、翅片面積(A_(fin))、翅片當(dāng)量直徑(D_e)、翅片周長(zhǎng)(P_(er))及翅化比(β)的橢圓翅片管通道內(nèi)空氣流動(dòng)與換熱進(jìn)行數(shù)值研究,完成了橢圓翅片管和圓翅片管的換熱性能、阻力系數(shù)、翅片效率以及散熱量的對(duì)比分析。其次,當(dāng)環(huán)形翅片面積一定時(shí),研究翅片形狀因子(SF=a/b)變化對(duì)環(huán)形翅片管管外翅片間空氣速度和壓力分布的影響。此外,當(dāng)環(huán)形翅片和基管的尺寸都不變時(shí),研究基管位置變化以及管束排列方式對(duì)換熱、阻力、綜合換熱性能、翅片效率、散熱量的影響,為環(huán)形翅片管的設(shè)計(jì)和選擇提供重要的理論指導(dǎo)。研究表明:在所研究的6種環(huán)形翅片中,A_(min)型橢圓翅片管管后回流區(qū)最小,換熱性能最好,適用于對(duì)換熱要求較高的場(chǎng)合。A_(fin)、P_(er)、β3種型式的橢圓翅片管比圓翅片管(C_(ir))阻力系數(shù)更低,功耗更小,翅片效率更高。在其它結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同的情況下,隨著SF增大,環(huán)形翅片管換熱性能、阻力系數(shù)、綜合換熱性能均降低。入口風(fēng)速一定時(shí),存在最佳SF,使環(huán)形翅片效率達(dá)到最大值。其它形狀參數(shù)不變時(shí),隨著基管向后偏置,翅片迎風(fēng)面面積增加,背風(fēng)面面積減小,受回流區(qū)的影響減小,綜合換熱性能逐漸提高,換熱量增加;存在最佳基管偏置距離,使環(huán)形翅片效率達(dá)到最優(yōu)。錯(cuò)排環(huán)翅片管束增加了換熱器通道內(nèi)流體的擾動(dòng),減小了管后回流區(qū)的影響;順排環(huán)形翅片管管后形成的漩渦區(qū)較大,惡化翅片背風(fēng)面及后排翅片管迎風(fēng)面的傳熱。因此,錯(cuò)排環(huán)形翅片管束綜合換熱性能較好,但翅片效率相對(duì)較低。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)形翅片 數(shù)值模擬 換熱 阻力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 翅片管換熱器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-19
• 第二章 計(jì)算流體力學(xué)（CFD）簡(jiǎn)述19-23
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)簡(jiǎn)介19
• 2.2 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的優(yōu)勢(shì)19-20
• 2.3 計(jì)算流體力學(xué)問(wèn)題的解決20-21
• 2.3.1 前處理20
• 2.3.2 求解20-21
• 2.3.3 后處理21
• 2.4 Fluent簡(jiǎn)介21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 環(huán)形翅片管通道內(nèi)空氣流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究23-45
• 3.1 物理模型23-25
• 3.2 網(wǎng)格生成25-27
• 3.3 基本假設(shè)與控制方程27-29
• 3.3.1 基本假設(shè)27
• 3.3.2 控制方程27-29
• 3.4 邊界條件29
• 3.5 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證29-30
• 3.6 算法驗(yàn)證30-33
• 3.6.1 幾何模型30-31
• 3.6.2 尺寸參數(shù)及結(jié)果比較31-33
• 3.7 數(shù)據(jù)處理方法33-35
• 3.8 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析35-40
• 3.8.1 環(huán)形翅片管換熱及阻力特性的比較35-36
• 3.8.2 流道間距中截面流場(chǎng)及翅片表面局部努塞爾數(shù)分析36-39
• 3.8.3 綜合換熱性能分析39-40
• 3.9 環(huán)形翅片效率分析40-41
• 3.10 相同壓降及相同泵功下6種環(huán)形翅片管模擬結(jié)果的對(duì)比41-43
• 3.11 本章小結(jié)43-45
• 第四章 翅片形狀因子對(duì)空氣側(cè)換熱及阻力性能的影響45-55
• 4.1 物理模型45-46
• 4.2 模型假設(shè)與控制方程46
• 4.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析46-51
• 4.3.1 環(huán)形翅片管外空氣側(cè)溫度場(chǎng)分析46-48
• 4.3.2 相鄰翅片中心截面流場(chǎng)與壓力分布48-50
• 4.3.3 綜合換熱性能分析50-51
• 4.4 環(huán)形翅片管換熱器散熱量分析51
• 4.5 環(huán)形翅片效率分析51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 第五章 基管偏置對(duì)空氣側(cè)流動(dòng)與換熱的影響55-65
• 5.1 物理模型55-56
• 5.2 網(wǎng)格劃分56
• 5.3 邊界條件與物性參數(shù)56
• 5.4 基本假設(shè)與控制方程56
• 5.5 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與可視化分析56-61
• 5.5.1 流道間距中截面溫度分布56-58
• 5.5.2 翅片表面溫度及努塞爾數(shù)分布58-60
• 5.5.3 基管偏置對(duì)于環(huán)形翅片管阻力系數(shù)的影響60-61
• 5.6 基管偏置對(duì)于環(huán)形翅片管綜合換熱性能的影響61
• 5.7 基管偏置對(duì)于環(huán)形翅片管環(huán)形翅片效率的影響61-62
• 5.8 基管偏置對(duì)于環(huán)形翅片管散熱量的影響62-63
• 5.9 本章小結(jié)63-65
• 第六章 環(huán)形翅片管束管排方式對(duì)流體流動(dòng)與換熱性能的影響65-73
• 6.1 計(jì)算模型65
• 6.2 網(wǎng)格劃分65-66
• 6.3 邊界條件與收斂準(zhǔn)則66
• 6.4 數(shù)值模擬計(jì)算分析66-70
• 6.4.1 錯(cuò)排、順排環(huán)形翅片管換熱及阻力性能分析66-68
• 6.4.2 管排方式對(duì)綜合換熱性能的影響68-69
• 6.4.3 錯(cuò)排和順排圓翅片管翅片效率的比較69-70
• 6.4.4 管排方式不同時(shí)散熱量的比較70
• 6.5 本章小結(jié)70-73
• 第七章 結(jié)論與展望73-75
• 7.1 主要結(jié)論73-74
• 7.2 對(duì)今后工作的展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳振亞;空氣橫掠翅片管束的傳熱和阻力試驗(yàn)(摘要)[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);1981年03期

2 卓寧，孫家慶，李瑞陽(yáng)，蔣偉元，陳學(xué)俊，王堅(jiān)，，保春雁，石奇光，黃大鐘，袁興黃;齒型螺旋翅片管束灰污系數(shù)試驗(yàn)研究[J];華東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1996年04期

3 卓寧,李瑞陽(yáng),孫家慶,陳學(xué)俊,王堅(jiān),保春雁,石奇光,黃大鐘;整體型螺旋翅片管束灰污系數(shù)的試驗(yàn)研究[J];動(dòng)力工程;1997年04期

4 郁鴻凌,李瑞陽(yáng),卓寧,孫家慶,陳學(xué)俊,王堅(jiān),石奇光,黃大中,袁興黃;螺旋翅片管束灰污系數(shù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法[J];華東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

5 馬曉茜,梁淑華;空氣橫掠二種翅片管冷凝元件的對(duì)比實(shí)驗(yàn)[J];電站輔機(jī);1997年03期

6 馬曉茜;翅片管冷凝器的實(shí)驗(yàn)研究[J];節(jié)能;1997年01期

7 李斌;吳振亞;盧志芹;尹元祚;高偉桐;;空氣橫掠叉排翅片管簇放熱和阻力試驗(yàn)研究[J];化工與通用機(jī)械;1981年10期

8 卓寧，蔣偉元，王堅(jiān)，保春雁，黃大鐘，袁興黃;齒型螺旋翅片管束傳熱及通風(fēng)特性試驗(yàn)研究[J];華東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1996年01期

9 趙艷云;周啟瑾;;雙向開(kāi)槽型翅片熱力性能的計(jì)算和研究[J];建筑技術(shù)通訊(暖通空調(diào));1987年05期

10 王漳軍;曾卓雄;徐義華;田佳瑩;;H形翅片管傳熱和阻力特性數(shù)值研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孫奉仲;黃新元;史月濤;王乃華;;鎳基滲層螺旋翅片管的強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究阻力特性以及接觸熱阻[A];第十六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2002年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 邱燕;豎直縱向翅片管自然對(duì)流換熱特性研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];山東大學(xué);2007年

2 張小霞;不銹鋼三維整體外翅片管的滾壓—犁切/擠壓成形及強(qiáng)化傳熱性能研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 馬有福;鋸齒螺旋翅片管束強(qiáng)化換熱特性研究[D];上海理工大學(xué);2012年

4 馮麗麗;火電機(jī)組直接空冷凝汽器空氣側(cè)強(qiáng)化傳熱研究[D];華北電力大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 潘先鋒;脈動(dòng)振動(dòng)對(duì)汽車散熱器傳熱與阻力性能的影響研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

2 歐龍姣;環(huán)形翅片管通道內(nèi)流體流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 劉占斌;翅片管換熱過(guò)程的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];西安理工大學(xué);2008年

4 張永軍;翅片管換熱過(guò)程數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];西安理工大學(xué);2004年

5 徐超;直接空冷系統(tǒng)扁平管蛇形翅片傳熱性能改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

6 李書(shū)營(yíng);蛇形翅片管及空冷單元流動(dòng)換熱規(guī)律數(shù)值研究[D];北京交通大學(xué);2009年

7 董澤文;直接空冷系統(tǒng)扁平管翅片結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能分析[D];華北電力大學(xué);2015年

8 李海鳳;板翅換熱器傾斜波紋翅片傳熱與流動(dòng)特性研究[D];山東大學(xué);2006年

9 金瑤瑤;豎直翅片管自然對(duì)流傳熱特性研究[D];山東大學(xué);2007年

10 曾時(shí)明;電站直接空冷式翅片管換熱和流動(dòng)規(guī)律及空冷單元流場(chǎng)特性數(shù)值研究[D];北京交通大學(xué);2007年

本文編號(hào)：719851