板式換熱器作為工業(yè)上應(yīng)用范圍廣,傳熱效率高,經(jīng)濟性成本低的高效換熱器,在現(xiàn)如今高速發(fā)展趨勢下,一直被不斷優(yōu)化和改進。本文的研究旨在通過CFD數(shù)值模擬方法,構(gòu)建板片流道數(shù)學模型,設(shè)置一定的邊界條件,通過改變?nèi)S數(shù)學模型結(jié)構(gòu),從而對流道內(nèi)的傳熱和阻力起到優(yōu)化。結(jié)合場協(xié)同原理探究板式換熱器內(nèi)部的傳熱特性,結(jié)構(gòu)的改變是如何影響壓力以及溫度的協(xié)同性,以獲得傳熱優(yōu)化并取得在目前主流板型下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文根據(jù)目前主流換熱器阿法拉伐M10-MFM板片的結(jié)構(gòu)應(yīng)用Solidworks軟件進行數(shù)學建模,在合理劃分網(wǎng)格后將模型導(dǎo)入fluent進行模擬,應(yīng)用軟件自帶的udf編程軟件把協(xié)同角語言輸入,以求得出傳熱場云圖以及協(xié)同角云圖。之后使用控制變量方法,改變波紋傾角β、波紋深度h和波紋間距λ中的其中一個量,保持另外兩參數(shù)不變,得到不同參數(shù)下的溫度場、壓力場、速度場以及協(xié)同角云圖。在數(shù)據(jù)的后處理中,計算出不同參數(shù)下的平均壓力協(xié)同角θm、平均溫度協(xié)同角θn、Nu數(shù)和進出口壓差,以探究壓力場和流場的協(xié)同、溫度場和流場的協(xié)同、傳熱和阻力的關(guān)系。在進行模擬的過程中可以發(fā)現(xiàn),網(wǎng)格節(jié)點數(shù)量大于600萬時,進出口壓差變化趨... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２板式換熱器結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｌａｔｅ?ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅｒ??

???的擬合。??４．０－１?１?．?１???１???１???１??４．５－１?１???■?Ｉ???Ｉ???１???１???３５．?／?．?４．〇；?Ｓｒａ／?．??ｆ：?＾：??１．０－１?１???１???１???１???１??１．０－１——Ｉ???１???????????１???５０?６０?７０?８０?９０?５０?６０?７０?８０?９０??Ｇ（Ｌ／Ｈ）?Ｇ（Ｌ／Ｈ）??圖３．１熱水側(cè)壓降隨流量的變ｆ七?圖３．２冷水側(cè)壓降隨流量的變化??Ｆｉｇ．?３．１?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｄｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｄｒｏｐ?ｏｆ?ｈｏｔ?Ｆｉｇ．?３．２?Ｃｏｌｄ?ｗａｔｅｒ?ｓｉｄｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｄｒｏｐ?ｃｈａｎｇｅｓ??ｗａｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ??上圖３．１和圖３．２是熱水側(cè)和冷水側(cè)壓降值的實驗與模擬值的對比，當換熱器的入??口流量增加時，熱水冷水側(cè)的壓力降均增大，模擬值大于實驗值，并且實驗值和模擬值??的變化趨勢一致，實驗值和模擬值的最大偏差為１３％，分析主要是由于模型的建立和論??文中實驗的模型器材建立有差異，例如在建立模型過程中為了簡便，對換熱器的角孔以??及換熱器的流道做了一定的優(yōu)化。這里能看出模擬和實驗數(shù)據(jù)的變化趨勢－致性，說明??本次模擬結(jié)果的可靠性，為之后的模擬計算和優(yōu)化奠定基矗??Ｉ??３６－１?１???１???１???１???１??４６－｜?１???１???１???１???１???３４－?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?．?．．?＿?—ｅｘｐｅ

?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???上圖３．３和圖３．４為冷熱水側(cè)的進出口溫度圖，模擬值在變化趨勢與實驗值一致，??在熱水一側(cè)隨著進口流量的增大，出口溫度呈現(xiàn)減＋趨勢；在冷水側(cè)出口溫度隨進口流??量的增大而增大。經(jīng)過計算，平均誤差在１５％以內(nèi)，說明模擬的結(jié)果可靠可信，可以進??行接下來的模擬分析。??本文采用Ｈｕｅｎｔ軟件，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的板式換熱器流道進行模擬計算，選用ｋ－ｓ??中ＳＳＴ湍流模型，采用非耦合式隱式算法，速度和壓力場采用ｓｉｍｐｌｅｃ算法，采用二階??精度計算。進出口邊界條件為入口給定速度和溫度的速度入口條件，出口給定溫度的壓??力出口。流道的兩側(cè)采用恒溫條件，其他面設(shè)置為絕熱條件，計算過程忽略重力影響，??不計液體由于溫度變化對密度＞生的影響。??３．２換熱器內(nèi)流嘗溫度嘗壓力場分析??為了探究換熱器內(nèi)部溫度嘗壓力嘗速度場的分布，選取進口溫度分別為５０°Ｃ和??２ｒｃ的熱水和冷水兩側(cè)，進口流量設(shè)置為５０Ｈ／Ｌ，其他邊界條件不變進行模擬，在距波??紋頂端０．０００３７ｍ處截得平面，現(xiàn)做出如下云圖。??３．２．?１換熱器內(nèi)部速度場??Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?彰＇??Ｖｅｃｔｏｒ?１??２．４２７ｅ＋００??１．８２０ｅ＋００??ｉ?２ｉ３ｅ＋ｏ〇?＿?…沒ｗ??６．０６６ｅ－０１?．?＊??ｔ．ｒ＋。。?一?一?：．??；■?■??Ｙ??〇?０－１５０?０?３００?（ｍ）??０．０７５?０２２５??圖３．５換熱器整體速度矢量圖??Ｆｉｇ．?３．５?Ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅｒ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｓｐｅｅｄ?ｖｅｃｔｏｒ??－２５?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]某型號板式換熱器數(shù)值模擬研究[J]. 敖武平,華禎,李元魯,徐靜雅,宋印東.  船舶物資與市場. 2019(07)
[2]場協(xié)同螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)對強化傳熱效果的影響[J]. 馬建新,張有忱,鑒冉冉,謝鵬程,楊衛(wèi)民.  塑料工業(yè). 2019(07)
[3]基于場協(xié)同理論的高溫熱管散熱模擬分析[J]. 于萍,耿偉軒,邵園園,郭華鋒.  流體機械. 2019(03)
[4]平板通道層流對流傳熱強化的場協(xié)同和耗散分析[J]. 郭訓(xùn)虎,馬芳芳,吉亞萍.  區(qū)域供熱. 2018(05)
[5]板式換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J]. 潘旭,姜未汀,黃永帥,韓維哲,史文斯.  制冷技術(shù). 2017(06)
[6]板式換熱器綜合性能的多場協(xié)同分析[J]. 張玉鋒,李旭圓,賈令劍.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(03)
[7]板式換熱器的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 張林輝,李春蘭,王森,李占英.  化學工程與裝備. 2015(10)
[8]傾角不同波紋板片組合板式換熱器流動換熱分析[J]. 張井志,田茂誠,張冠敏,李蔚,馬連湘,冷學禮.  工程熱物理學報. 2014(07)
[9]場協(xié)同理論應(yīng)用于強化換熱技術(shù)的研究進展[J]. 楊虹,宣永梅.  潔凈與空調(diào)技術(shù). 2014(02)
[10]非均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)流動傳熱的場協(xié)同分析[J]. 崔文智,尹飛.  化工學報. 2014(S1)

碩士論文
[1]人字形板片結(jié)構(gòu)參數(shù)對板式換熱器傳熱與流阻特性影響研究[D]. 邱小亮.華南理工大學 2013



本文編號：3092778