重力熱管換熱器傳熱分析與數值模擬.pdf

1、近年來，隨著資源的不斷開發(fā)利用，廢熱再利用成為了節(jié)能環(huán)保的有效途徑之一。常溫與中溫熱管換熱器在余熱回收中的應用，可大大提高能源利用率。本文以常溫與中溫重力熱管換熱器為研究對象，采用常規(guī)設計法來設計熱管換熱器。采用Fluent軟件對換熱器內流體流場、溫度場及熱管工作狀態(tài)進行模擬仿真；研究了不同運行參數與翅片參數對換熱器換熱性能的影響，并對其進行優(yōu)化，得到最佳運行參數與相應的翅片結構參數。主要研究內容及結論如下：
　　（1）對常溫重力

2、熱管換熱器進行數值模擬研究，將熱管設置為定熱流密度邊界條件，對換熱器在不同運行參數下的流場及溫度場進行模擬分析。為驗證文中模擬方法的正確性，將經驗計算公式計算結果和模擬計算結果進行對比，對比結果表明選用的模擬計算方法是合理的。
　　（2）對中溫重力熱管換熱器進行數值模擬計算研究，對換熱器中蒸發(fā)段與冷凝段內的流場與溫度場及熱管工作狀態(tài)進行分析。研究結果顯示：熱流體入口速度較大時，換熱器傳熱效果得到改善，但速度過大時，熱管會發(fā)生共振現

3、象，因此要將流體的速度控制在合理的范圍內；煙氣入口溫度在733~753K范圍內變化時，隨著煙氣入口溫度的增加，換熱器的換熱性能也有所改善，但相對煙氣入口速度對蒸發(fā)段與冷凝段內流體溫度變化的影響，流體溫度受入口溫度的影響比較小。當煙氣入口速度過大或溫度過高時，中溫與常溫過渡區(qū)水熱管管內蒸汽溫度會高于熱管的工作極限溫度，會發(fā)生爆管現象。為此，根據熱管的工作狀態(tài)，可改變熱管的布置，比如增加中溫段熱管的管排數，改變熱管的管間距及熱管翅片參數等。

4、
　　（3）為得到中溫重力熱管換熱器的最佳運行參數與結構參數，對熱管的翅片參數進行優(yōu)化研究。分析蒸發(fā)段熱流體不同入口速度時，不同熱管翅片間距、翅片高度、橫向管間距以及縱向管間距對平均對流換熱系數、換熱器總換熱量、翅片效率、壓降、換熱器綜合性能評價指標 PEC的影響。結果表明：翅片間距取值范圍為5~6mm。熱管翅片高度取值為12~13mm，橫向管間距的最優(yōu)取值范圍為65~70mm?？v向管間距的最優(yōu)取值范圍為55mm~65mm，煙氣入