不同結(jié)構(gòu)傳熱元件傳熱與阻力特性數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器以其傳熱密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)而被大型火電機(jī)組普遍采用。傳熱元件是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的重要組成部分,其傳熱與阻力特性直接決定了空氣預(yù)熱器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。因此研究不同結(jié)構(gòu)傳熱元件的傳熱與阻力性能對(duì)于選取和優(yōu)化設(shè)計(jì)傳熱元件,提高回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能有重要意義。
　　本文采用數(shù)值模擬及熱態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證的方法,對(duì)傳熱元件不同的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)板間通道內(nèi)流場(chǎng)傳熱及阻力特性的影響開展研究,為傳熱元件板型的

2、選取、開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　通過對(duì)單波紋通道內(nèi)流動(dòng)傳熱進(jìn)行二維數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)波紋結(jié)構(gòu)極大的強(qiáng)化了通道內(nèi)空氣擾動(dòng),增大了湍流流動(dòng)強(qiáng)度。與兩平板間通道內(nèi)流動(dòng)模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),波紋結(jié)構(gòu)大大縮短了流場(chǎng)內(nèi)湍流流動(dòng)達(dá)到充分發(fā)展階段所需流動(dòng)距離,同時(shí)由于湍流流動(dòng)的增強(qiáng),單波紋通道內(nèi)的溫度邊界層厚度明顯薄于平板通道間通道內(nèi)溫度邊界層厚度,波紋結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)流傳熱強(qiáng)化的效果顯著。同時(shí)通過對(duì)比不同波紋尺寸對(duì)溫度邊界層的影響發(fā)現(xiàn),在當(dāng)量直徑一定時(shí)波紋高度對(duì)

3、溫度邊界層厚度影響效果顯著。
　　對(duì)波紋板與定位板放置呈不同夾角的流動(dòng)通道進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)隨著放置夾角的增大,傳熱元件整體的對(duì)流放熱系數(shù)及阻力壓降均呈上升趨勢(shì),且在夾角達(dá)到60°以后上升趨勢(shì)顯著。隨夾角的增大,阻力壓降增加速率遠(yuǎn)大于對(duì)流放熱系數(shù)增加速率。為達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)性能,應(yīng)綜合考慮兩者動(dòng)態(tài)平衡,得出最佳放置夾角。
　　對(duì)三種不同定位板結(jié)構(gòu)的傳熱元件進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),帶波紋結(jié)構(gòu)定位板與波紋板配合的DU3c板型表現(xiàn)出極佳的換

4、熱性能,其內(nèi)部流場(chǎng)分布均勻,無明顯高速氣流區(qū)域,空氣間充分?jǐn)_動(dòng),強(qiáng)化了對(duì)流傳熱效果;采用兩塊相同結(jié)構(gòu)的帶波紋定位板交錯(cuò)放置的DNc板型雖然幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但傳熱性能低于DU3c板型,且阻力壓降最高。常規(guī)定位板與波紋板配合的NU板型因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,阻力壓降最小,有著良好的低阻性能,但因其通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,出現(xiàn)高速氣流區(qū),流場(chǎng)內(nèi)部擾動(dòng)不強(qiáng),整體傳熱性能最差。同時(shí),對(duì)三種板型進(jìn)行熱態(tài)實(shí)驗(yàn)得出三種板型的傳熱特性曲線并與數(shù)值模擬結(jié)論對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)