蜂窩夾套結(jié)構(gòu)參數(shù)對熱力性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、設(shè)計(jì)和制造高效節(jié)能的過程裝備是現(xiàn)代工程節(jié)能的有效途徑之一。蜂窩夾套是上世紀(jì)九十年代出現(xiàn)的一種新型高效的夾套。在整體夾套的基礎(chǔ)上采用了蜂窩結(jié)構(gòu)，蜂窩夾套不僅可以減小夾套和內(nèi)筒壁厚，節(jié)約制造成本，而且具有比傳統(tǒng)夾套更高的傳熱效率，因而廣泛應(yīng)用于化工、輕工、造紙、制藥及食品等行業(yè)。目前蜂窩夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚未成熟，國內(nèi)外文獻(xiàn)資料中很少有關(guān)于蜂窩夾套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對其熱力性能影響的研究。采用試驗(yàn)的方法對各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的蜂窩夾套的性能進(jìn)行測試很難實(shí)現(xiàn)，

2、隨著計(jì)算流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)為建立和研究不同結(jié)構(gòu)的模型提供了便利。
　　 本文應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對蜂窩夾套傳熱特性進(jìn)行研究，結(jié)合正交設(shè)計(jì)和因素分析法探討蜂窩錐度、蜂窩間距、蜂窩高度以及蜂窩排列形式等結(jié)構(gòu)參數(shù)對夾套的傳熱性能和壓力降的影響，并對0.4m2薄膜蒸發(fā)器蜂窩夾套進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。本文的研究結(jié)果可以為蜂窩夾套的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒。主要研究工作如下：
　　 (1)針對蜂窩夾套的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，利用軟件Pro

3、/E對蜂窩夾套結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型，將整體模型導(dǎo)入前處理軟件GAMBIT中用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格離散，生成平滑的幾何模型和良好的網(wǎng)格模型。
　　 (2)基于三維Navier-Stokes方程、標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型和SIMPLE算法，探討應(yīng)用CFD軟件FLUENT對蜂窩夾套內(nèi)三維湍流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算的方法，得到蜂窩夾套內(nèi)的流場分布和溫度場分布，揭示蜂窩夾套強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。
　　 (3)將模擬結(jié)果及所得結(jié)論與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果相

4、比較，以驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的可靠性。并將蜂窩夾套的流場和溫度場與相同長度、直徑和夾層高度的傳統(tǒng)夾套的相比較，說明其傳熱優(yōu)勢和特點(diǎn)。
　　 (4)采用正交設(shè)計(jì)和方差分析法對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)蜂窩夾套的數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，旨在研究蜂窩錐度、蜂窩高度、蜂窩間距以及蜂窩排列形式等結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體流動狀態(tài)對蜂窩夾套傳熱性能和壓力降的影響，以探討蜂窩夾套合理的結(jié)構(gòu)形式。
　　 (5)通過研究蜂窩夾套內(nèi)三維流場和溫度場分布，分析蜂窩夾套內(nèi)