新型蜂窩螺旋板式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化.pdf

1、換熱器的優(yōu)化改進(jìn)對能源節(jié)約和能源綜合利用率的提高起著非常重要的作用，研制高效緊湊的新型換熱器成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。本文提出橢圓型蜂窩、菱型蜂窩、液滴型蜂窩等三種蜂窩結(jié)構(gòu)的螺旋板式換熱器，研究蜂窩結(jié)構(gòu)對螺旋板式換熱器的傳熱和阻力性能的影響。采用數(shù)值模擬的方法，分析其強(qiáng)化傳熱的特性和機(jī)理，希望能獲得一種傳熱與阻力性能綜合優(yōu)化較好的新型螺旋板式換熱器。
　　本文的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)流體在螺旋形流道的流動與傳熱

2、特點，建立了蜂窩螺旋板式換熱器板傳熱元件的物理和數(shù)學(xué)模型，選擇采用Realizablek-ε模型進(jìn)行數(shù)值模擬，并用實驗結(jié)果對模擬結(jié)果進(jìn)行對比以確定模型正確性。
　　(2)對圓柱型蜂窩螺旋板式換熱器進(jìn)行模擬，對其對傳熱和阻力性能影響進(jìn)行細(xì)觀分析，并同采用擾流柱以及傳統(tǒng)的螺旋板式換熱器進(jìn)行對比，得出蜂窩結(jié)構(gòu)對傳熱強(qiáng)化的原因。
　　(3)對橢圓型蜂窩、菱型蜂窩、液滴型蜂窩、圓柱型蜂窩四種蜂窩結(jié)構(gòu)的螺旋板式換熱和采用擾流柱的螺旋板式

3、換熱以及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的螺旋板式換熱器六種結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)3000＜Re＜12000時綜合效果最好的螺旋板式換熱器為采用液滴型蜂窩的。
　　(4)對液滴型蜂窩的螺旋板式換熱器進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)螺旋通道高度H、螺旋通道彎曲度ρ、液滴型蜂窩幾何尺寸R、L等對其傳熱性能和阻力性能的影響。Nu和f均隨著H增加而減小，考慮工藝和材料的影響，H取5到10mm。ρ越小Nu和f越大，但ρ對Nu的影響很小。R的增加導(dǎo)致Nu和f變