蜂窩夾套結構傳熱性能數(shù)值分析及其應用.pdf

1、九十年代初期，出現(xiàn)了一種新型高效夾套——蜂窩夾套，該結構以其優(yōu)異的機械性能和傳熱性能廣泛應用于食品、化工、造紙、衛(wèi)生等行業(yè)。從強度角度來說，與一般夾套相比，蜂窩夾套設備大大降低了夾套壁厚和內筒壁厚，制造成本降低。從傳熱角度來說，蜂窩夾套的間隙比普通夾套的間隙要小，流通面積較小，流體在腔內流速顯著增加，并且大量的蜂窩在夾套內起著擾流件的作用，流體在流經蜂窩點時不斷改變流動方向和流動速度，形成紊流渦流傳熱（冷）交換加速，大大增加傳熱效果?；?/p>

2、于蜂窩夾套內給熱系數(shù)系統(tǒng)研究的文獻很少，因此對蜂窩夾套設備傳熱性能進行研究顯得十分迫切。 為了系統(tǒng)地研究蜂窩夾套設備流體的傳熱，探索蜂窩夾套設備的設計理論依據(jù)，本文應用CFD軟件，對蜂窩夾套水冷卻結構模型進行夾套側給熱系數(shù)的模擬計算，并將蜂窩夾套應用于導熱油加熱的薄膜蒸發(fā)器，進行了傳熱數(shù)值模擬分析計算，主要研究工作如下： 1．采用連續(xù)性方程、動量方程、能量方程及標準 方程建立了蜂窩夾套傳熱的數(shù)學模型，運用FLUENT

3、軟件對模型進行求解，通過求解得到了蜂窩夾套傳熱的詳盡信息，模擬結果顯示峰窩夾套的傳熱性能明顯優(yōu)于普通夾套，增加蜂窩夾套內流體的流速、消除流動死角可提高夾套內流體的給熱系數(shù)，強化傳熱效果。 2．采用 湍流模型對φ600冷卻水蜂窩夾套的傳熱進行了計算分析，將模擬所得夾套傳熱系數(shù)與文獻試驗結果進行了比較，模擬結果和華東理工大學試驗結果基本一致，不同流速下兩者的變化趨勢吻合，驗證了模型的可行性。 3．根據(jù)φ600整體蜂窩夾套

4、數(shù)值模擬的結果，給出一個可供工程設計用的蜂窩夾套內給熱系數(shù)的值，并且以 的形式給出，若蜂窩夾套設備的結構尺寸和φ600模擬設備的結構尺寸相近，可直接用模擬得到的回歸結果 。 4．對φ170水冷卻蜂窩夾套及普通夾套的傳熱性能進行計算分析，從流場和溫度場分布情況分析得到：蜂窩夾套在蜂窩點附近，流體流速增大，在蜂窩夾套邊角的小部分區(qū)域出現(xiàn)流動死角，其流動死角區(qū)明顯較普通夾套少，并根據(jù)模擬得到回歸結果： ，該結果可適用于相近結構尺寸的

5、水冷卻蜂窩夾套傳熱系數(shù)的計算。 5．將蜂窩夾套應用于0.4m2薄膜蒸發(fā)器，對導熱油加熱的蜂窩夾套進行了傳熱性能計算分析，根據(jù)計算結果回歸出適用于工程實際應用的公式 。 6．利用CFD技術研究蜂窩點間距、蜂窩錐度、長徑比對蜂窩夾套傳熱性能的影響。通過改變結構參數(shù)，得到不同結構參數(shù)蜂窩夾套內部傳熱特性，并對其變化規(guī)律進行研究。結果表明：蜂窩點間距、蜂窩夾套設備的高徑比及蜂窩錐度等對蜂窩夾套設備的傳熱性能有很大的影響，得到