人字形板式換熱器是一種常用的換熱設備,其結構緊湊且傳熱性優(yōu)異,近些年來得到了迅速發(fā)展。但同時也存在著流動阻力大、承壓能力差等缺點,因此深入研究人字形板式換熱器波紋通道流體流動及傳熱的內在機理和規(guī)律對高效換熱器的設計和開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。本文建立人字形板式換熱器波紋通道二維物理模型,確定數(shù)學模型及網(wǎng)格劃分方式,在穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)下模擬結果與實驗數(shù)據(jù)誤差范圍為3.45%~8.92%,驗證模型可靠。在穩(wěn)態(tài)模擬中,針對波紋高度H=3、4.5和6mm,波紋間距λ=8、11和16mm,Re=2000~9000范圍內進行研究。分析在雷諾數(shù)和結構參數(shù)變化的影響下,沿波紋通道凹凸壁面平均及局部表面特征數(shù),以及內部橫向剖面上流體局部速度、溫度及湍動能的變化規(guī)律。結果表明,增加雷諾數(shù)和波紋高度,減小波紋間距可以增加凹凸壁面的(?)并使Nux曲線整體上升;而減小雷諾數(shù)和波紋間距,增加波紋高度可以增加凹凸壁面的(?)并使fx曲線整體上升。沿凹壁面?zhèn)葴u流主要發(fā)生在流道的前部和中部,尾部幾乎不存在渦流。在非穩(wěn)態(tài)模擬中,針對波紋高度H=3、4.5和6mm,波紋間距λ=8、11和16mm,Re=600,t=0.25T、0.5T、0.75T和T時進行研究。分析在流動時間和結構參數(shù)變化的影響下,非穩(wěn)態(tài)下不同時期沿波紋通道凹凸壁面平均和局部表面特征數(shù)的分布規(guī)律以及波紋通道間渦旋、流動和傳熱參數(shù)的演化規(guī)律。結果表明,隨著時間的增加,劇烈運動的小結構尺度渦流逐漸破裂,融合成穩(wěn)定低速的大范圍回流,同時溫度邊界層逐漸變厚。增加波紋高度和減小波紋間距都能夠增大渦流產生的范圍和流動的劇烈程度,同時也會加劇局部高溫現(xiàn)象,并且使得流道內壓力分布不均勻。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK124;TK172
【部分圖文】：

1—固定壓緊板 2—連接口 3—墊片 4—板片 5—活動壓緊板6—下導軌 7—上導軌 8—加緊螺栓 9—支架圖1-1 板式換熱器結構圖近些年來板式換熱器朝著多極化，裝置化發(fā)展，并且應用領域也更加廣泛[13,14]。但同時，板式換熱器也存在流動阻力大，承壓能力差等缺點。根據(jù)國內外學者的預測，板式換熱器未來仍向提高換熱性能、增強結構緊湊性和大型化的方向發(fā)展[15,16]。因此高效換熱板型的開發(fā)是板式換熱器的核心技術，能夠有效的提高設備傳熱效率、降低流動阻力、減小設備尺寸以及降低其成本。因此深入研究板式換熱器內部流體流動和傳熱的內在機理和規(guī)律對換熱裝備的設計、優(yōu)化有著重要的實際意義。1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析國內外學者主要采用實驗研究、數(shù)值模擬以及理論分析三種方法對板式換熱器進行研究。基于上述三種方法，學者們針對不同的板型結構進行了系統(tǒng)研究。由于人字形板式換熱器的應用最廣，因此對其的研究工作也最受重視并深入[17,18]。早期的研究方法主要采用實驗研究，擬合出對流換熱問題的特征數(shù)關聯(lián)式。近些年計算機技術發(fā)展迅速

圖 2-1 物理模型分劃分如圖 2-2 所示。利用 ICEM 軟件進行非結構網(wǎng)度和溫度梯度較大，因此對近壁面處的網(wǎng)格進行加圖 2-2 計算模型網(wǎng)格劃分型波紋通道內部流體的流動和換熱建立數(shù)學模型，采設：可壓縮牛頓流體；升力影響忽略不計；

圖 2-2 計算模型網(wǎng)格劃分型波紋通道內部流體的流動和換熱建立數(shù)學模型，采設：可壓縮牛頓流體；升力影響忽略不計；流動時的粘性耗散熱。層流模型時，建立質量、動能、能量守恒方程；湍程:一 一 x、y 方向速度分量。程：一 一

【參考文獻】

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本文編號：2824221