本文關(guān)鍵詞：人字形板式換熱器換熱流動(dòng)特性的數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)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(yīng)用于石油、化工、冶金、動(dòng)力等工程領(lǐng)域,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)中起到重要作用。因此,對(duì)板式換熱器進(jìn)行板型的開發(fā)和優(yōu)化設(shè)計(jì),提高換熱器整體性能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)人字形板式換熱器的流場(chǎng)和換熱特性進(jìn)行了研究,分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)與流動(dòng)阻力和換熱性能的關(guān)系。 通過(guò)數(shù)值模擬討論了板式換熱器的三個(gè)基本參數(shù)：波紋傾角β,波紋間距λ,波紋高度H,對(duì)板式換熱器內(nèi)部流動(dòng)與換熱特性的影響。β較小時(shí),流場(chǎng)呈現(xiàn)“十字交叉流”的流態(tài),β較大時(shí),流場(chǎng)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(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)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(shí)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(diǎn)是板片上換熱效果最好的點(diǎn),觸點(diǎn)附近,流道收縮,形成一系列漩渦,增強(qiáng)了附近的擾流程度,換熱效果加強(qiáng)。因此本文通過(guò)數(shù)值模擬研究了影響觸點(diǎn)分布的重要參數(shù),即下層波峰線到板換長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ軸的距離L。在板片三個(gè)基本參數(shù)不變的情況下,L的變化主要對(duì)第一層觸點(diǎn)的縱坐標(biāo)產(chǎn)生影響,觸點(diǎn)橫坐標(biāo)不隨其改變。壓降、Nu與面積質(zhì)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(shè)計(jì)板式換熱器時(shí)可考慮參數(shù)L的影響以進(jìn)一步優(yōu)化板換的綜合性能。 通過(guò)數(shù)值模擬,對(duì)“熱混合”板式換熱器進(jìn)行了研究。固定下壁面傾角βb時(shí),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(shì),且在上下傾角之和為100°時(shí)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(shì),火積傳遞效率基本呈現(xiàn)震蕩降低的趨勢(shì),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(shí)驗(yàn)臺(tái),測(cè)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(jié)果進(jìn)行對(duì)比。運(yùn)用威爾遜圖解法與等流速法分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,對(duì)比發(fā)現(xiàn)模擬熱側(cè)出口溫度高于實(shí)驗(yàn)值,冷側(cè)出口溫度低于實(shí)驗(yàn)值,威爾遜圖解法工況下,冷側(cè)、熱側(cè)出口壓強(qiáng)均高于模擬值,誤差均在10%以內(nèi),本文的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)具有較好的一致性。利用數(shù)值模擬可以更加方便快捷地獲取板換性能,為新板型的設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù),并能大量節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本。
【關(guān)鍵詞】：板式換熱器 數(shù)值模擬 換熱阻力特性 場(chǎng)協(xié)同
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 主要符號(hào)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(jiǎn)介14-16
• 1.3 板式換熱器國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展16-24
• 1.3.1 板式換熱器實(shí)驗(yàn)研究16-20
• 1.3.2 板式換熱器數(shù)值研究20-24
• 1.4 新型板式換熱器研發(fā)進(jìn)展24-25
• 1.5 場(chǎng)協(xié)同以及火積耗散原理簡(jiǎn)介25-26
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容26-27
• 第2章 人字形板式換熱器換熱阻力性能的數(shù)值研究27-46
• 2.1 引言27
• 2.2 數(shù)值計(jì)算模型27-31
• 2.2.1 物理模型27-28
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.2.3 邊界條件29
• 2.2.4 網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性檢測(cè)29-31
• 2.3 數(shù)值結(jié)果分析與討論31-45
• 2.3.1 波紋傾角β對(duì)流動(dòng)換熱的影響31-34
• 2.3.2 波紋間距λ對(duì)流動(dòng)換熱的影響34-35
• 2.3.3 波紋高度H對(duì)流動(dòng)換熱的影響35-36
• 2.3.4 設(shè)計(jì)尺寸L對(duì)換熱阻力性能的影響36-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第3章 “熱混合”板式換熱器的換熱阻力特性數(shù)值研究46-56
• 3.1 引言46
• 3.2 數(shù)值計(jì)算模型46-47
• 3.3 計(jì)算結(jié)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(dòng)換熱特性與波紋傾角之問(wèn)的關(guān)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(jié)55-56
• 第4章 人字形板式換熱器實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬對(duì)比研究56-66
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)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(cè)量系統(tǒng)58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)步驟58-59
• 4.3 人字形板式換熱器全板數(shù)值模擬物理模型與邊界條件59-61
• 4.4 實(shí)驗(yàn)與模擬數(shù)據(jù)處理方法61-62
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果分析62-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 全文總結(jié)及展望66-68
• 5.1 主要工作和結(jié)論66-67
• 5.2 不足67-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：399722