【摘要】：節(jié)能是發(fā)展經(jīng)濟的長遠戰(zhàn)略,本文主要對換熱器強化相關(guān)的流動及換熱問題進行研究,以期對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗有所貢獻。首先,通過系列化實驗研究提出了一種S型空氣預(yù)熱器以應(yīng)用于熱集成式商業(yè)灶具的開發(fā),采用數(shù)值模擬和實驗驗證的手段對其換熱性能進行了系統(tǒng)的研究,包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測定、結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化、流體流動的分析與傳熱機理的探究等。從系統(tǒng)經(jīng)濟的角度,以綜合利潤為目標(biāo)函數(shù),以換熱長度、冷熱進口流量和換熱面積為設(shè)計參數(shù),分析了目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明,采用熱集成結(jié)構(gòu)的新型燃氣灶具熱效率可提高一倍以上。其次,為了進一步優(yōu)化換熱器的換熱性能,對渦流發(fā)生器的布局和結(jié)構(gòu)進行模擬分析,考察了翅片排布(順流、逆流)、翼片布局(ABA型、AB型)、翼片尺寸和開孔等對換熱效果的影響。通過對比傳統(tǒng)渦流發(fā)生器(三角翼、矩形翼),提出了一種新型渦流發(fā)生器——雙三角翼結(jié)構(gòu)。通過模擬優(yōu)化與實驗驗證,分析雙三角翼渦流發(fā)生器的傳熱機理,并對其結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。同時,將傳統(tǒng)渦流發(fā)生器與新型渦流發(fā)生器相結(jié)合,論證了復(fù)式渦流發(fā)生器的優(yōu)越性。最后,提出將導(dǎo)流結(jié)構(gòu)應(yīng)用于換熱器的強化,設(shè)計了一種新型板式換熱器。針對液液換熱、降膜冷凝和降膜蒸發(fā),對該板式換熱器進行了系統(tǒng)的實驗研究。對比了不同導(dǎo)流結(jié)構(gòu)對傳熱的影響,包括豎直波紋板、斜波紋板和開窗波紋板。同時,對比了單層導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和雙層導(dǎo)流結(jié)構(gòu)對傳熱性能的強化效果,實驗結(jié)果表明,采用開窗導(dǎo)流結(jié)構(gòu)能夠更好地強化換熱。
[Abstract]:Energy saving is a long-term strategy for the development of economy. This paper mainly studies the flow and heat transfer problems related to the enhancement of heat exchangers in order to contribute to the energy saving and consumption reduction of related industries. First of all, a S-type air preheater is proposed for the development of thermal integrated commercial stove by serial experiments. The heat transfer performance is studied systematically by means of numerical simulation and experimental verification. It includes the measurement of basic data, the optimization of structure size, the analysis of fluid flow and the exploration of heat transfer mechanism. From the point of view of system economy, the relationship between the objective function and the design parameters is analyzed by taking the comprehensive profit as the objective function, the heat transfer length, the inlet flow rate and the heat exchange area as the design parameters. The experimental results show that the thermal efficiency of a new type of gas stove with thermal integration structure can be increased by more than twice. Secondly, in order to optimize the heat transfer performance of the heat exchanger, the layout and structure of the vortex generator are simulated and analyzed. The fin arrangement (downstream, countercurrent) and the wing layout (ABA, AB) are investigated. The effect of wing size and opening on heat transfer efficiency. By comparing the traditional eddy current generator (triangle wing, rectangular wing), a new eddy current generator-double delta wing structure is proposed. The heat transfer mechanism of the double delta wing vortex generator is analyzed and its structure is optimized by simulation and experimental verification. At the same time, combining the traditional eddy current generator with the new eddy current generator, the superiority of the duplex vortex generator is demonstrated. Finally, a new type of plate heat exchanger is designed by applying the diversion structure to heat exchanger strengthening. Aiming at liquid-liquid heat transfer, falling film condensation and falling film evaporation, the plate heat exchanger was systematically studied. The effects of different diversion structures on heat transfer are compared, including vertical corrugated plate, oblique corrugated plate and windowed corrugated plate. At the same time, the enhancement effect of single-layer structure and double-layer structure on heat transfer performance is compared. The experimental results show that the use of windowed diversion structure can enhance heat transfer better.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.5

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本文編號：2301320