復(fù)合波紋板式換熱器換熱與阻力特性研究.pdf

1、板式換熱器作為一種傳熱性能優(yōu)異的熱能動力機械設(shè)備被廣泛應(yīng)用到有能量傳遞過程的許多領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍的不斷擴大要求對其進行更深入的研究。板式換熱器與管殼式換熱器相比具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、易拆洗等優(yōu)點，但也存在流動阻力大、承壓能力低等主要缺點。針對傳統(tǒng)人字型波紋板式換熱器流動阻力大這一主要缺點，本文提出一種新型換熱板片——復(fù)合波紋板片。 本文首先選取幾何參數(shù)為波紋夾角β=45°、橫波波距L<,h>=30mm、橫波波高H<,h>=1

2、.5mm、縱波波距L<,z>=16mm和縱波波高H<,z>=1.5mm的復(fù)合波紋板片建立與本文實驗段幾何參數(shù)一致的物理模型，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，分別選用層流和RNGk－ε湍流模型，數(shù)值計算得到復(fù)合波紋型板式換熱器內(nèi)部的速度場，以及復(fù)合波紋型板式換熱器在不同Re數(shù)范圍內(nèi)的換熱準(zhǔn)則方程式和摩擦系數(shù)關(guān)系式。為驗證數(shù)值計算結(jié)果的正確性，搭建了復(fù)合波紋型板式換熱器的水－水、水－油換熱實驗臺，進行了水－水、水－油換熱實驗。通過對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算結(jié)果與

3、實驗結(jié)果一致性較好，Nu數(shù)隨Re數(shù)的變化趨勢基本一致，這說明了用數(shù)值計算方法研究復(fù)合波紋型板式換熱器流動與換熱性能的可行性。 為進一步探索復(fù)合波紋型板片的換熱及阻力性能，對波紋夾角β=15°～75°，橫波波高H<,h>=0.5mm～2.5mm，橫波波距L<,h>=16mm～50mm；縱波波高H<,z>=0.5mm～2.5mm，縱波波距L<,z>=8mm～32mm范圍內(nèi)各個幾何參數(shù)下的復(fù)合波紋型板片進行了數(shù)值計算，得出復(fù)合波紋幾何

4、參數(shù)對其性能的影響規(guī)律：波紋夾角β增加，換熱增強，阻力同樣相應(yīng)增大，但夾角β較小時換熱與阻力綜合效果更好；橫波波高增加在一定程度上有助于提高換熱效果，且對摩擦系數(shù)影響很??；橫波波距對換熱影響不大，但橫波波距過大或過小都會導(dǎo)致大的摩擦系數(shù)；縱波波距的減小在一定程度上可以強化換熱，但摩擦系數(shù)會增大；縱波波高的變化對換熱和摩擦系數(shù)都有顯著影響。通過大量的數(shù)值計算，發(fā)現(xiàn)波紋夾角、縱波波高和縱波波距的改變對換熱以及阻力性復(fù)合波紋型板式換熱器的換熱