本文關(guān)鍵詞：內(nèi)插螺旋翅片式EGR冷卻器結(jié)構(gòu)及流動(dòng)傳熱性能研究

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【摘要】：廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)的主要作用是降低汽車尾氣中NOx及細(xì)顆粒物的排放,隨著尾氣造成的環(huán)境問題日益明顯,內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)苛,對(duì)EGR冷卻器的流體換熱性能也提出了更高的要求。本文詳細(xì)分析了EGR冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算中的熱計(jì)算方程、平均溫差、傳熱壁溫及換熱系數(shù)等基本概念與原理,討論了EGR冷卻器換熱管的固定、排布、中心距及強(qiáng)化換熱的原理及方法。為了研究螺旋翅片換熱器的性能,設(shè)計(jì)了五組螺旋翅片寬度、五組螺旋翅片節(jié)距、四組螺旋翅片長(zhǎng)度的EGR冷卻器。采用仿真計(jì)算方法對(duì)表征螺旋翅片寬、長(zhǎng)及節(jié)距的三個(gè)無(wú)量綱量ε_(tái)Dh、ε_(tái)Lf及ε_(tái)Lp進(jìn)行定性及定量分析。研究表明,同等長(zhǎng)度多劃分一個(gè)節(jié)距,壓降隨ε_(tái)Lp變化增大近7%～10%；多增半個(gè)節(jié)距長(zhǎng)度,出口溫度隨ε_(tái)Lf變化最大降幅達(dá)6.2%,且隨著￡_Lf值增大,換熱性能提升速度變緩；ε_(tái)Dh變化對(duì)應(yīng)流動(dòng)性能和換熱性能變化幅度均小于2%。針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的螺旋槽管式EGR冷卻器,結(jié)合工程需要設(shè)計(jì)開發(fā)了一種流體換熱計(jì)算和參數(shù)設(shè)計(jì)程序。該程序可以快捷獲得換熱器的流體換熱性能參數(shù),并可以結(jié)合遺傳算法對(duì)螺旋槽管管徑、中心距、根數(shù)及總換熱面積在EGR冷卻器中的參數(shù)匹配進(jìn)行優(yōu)化。為了驗(yàn)證所用仿真設(shè)計(jì)方法的可靠性,對(duì)款螺旋槽管式EGR冷卻器進(jìn)行了仿真與試驗(yàn)的比較。結(jié)果表明：采用的FLUENT仿真計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在給定流量范圍內(nèi)吻合度較好,換熱系數(shù)偏差3.9%,壓降偏差6.8%,在工程計(jì)算允許誤差內(nèi)。本文開發(fā)的流體換熱分析程序與目前普遍使用的商業(yè)設(shè)計(jì)程序相比,大大簡(jiǎn)化了螺旋槽管式EGR冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟,縮短了設(shè)計(jì)周期。在上述大量冷卻器結(jié)構(gòu)計(jì)算和仿真分析的基礎(chǔ)上,本文創(chuàng)新提出了一種螺旋翅片與螺旋槽管相結(jié)合的螺旋翅片-槽管式EGR冷卻器設(shè)計(jì)方案。仿真分析結(jié)果表明,螺旋翅片-槽管式EGR冷卻器較螺旋槽管式EGR冷卻器管側(cè)壓降減小了20%,管側(cè)出口溫度下降約8℃,性能有顯著提升,規(guī)避了螺旋槽管式EGR冷卻器提升換熱性能卻犧牲流體動(dòng)力性能的缺點(diǎn)。與光管式、螺旋翅片-光管式、螺旋槽管式三種EGR冷卻器相比,流體換熱綜合性能有明顯的改進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464

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5 張e，

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