縱向翅片扁管換熱器的性能研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、新型高效換熱器的開發(fā)和制造技術(shù)一直是能源利用領(lǐng)域研究的熱點，它直接關(guān)系到化工、電力、石化等行業(yè)的能源利用率。本文針對廣泛用于化工、電力、石化等行業(yè)的腐蝕性含塵高溫氣體的換熱器具有氣側(cè)阻力大、清灰困難和傳熱效率低的缺點，以及縱向翅片和扁管的獨特優(yōu)點，提出一種新型換熱器——縱向翅片扁管換熱器。氣體沿扁管軸向方向流動，與管內(nèi)介質(zhì)的流動路徑平行，可強化傳熱，減少氣側(cè)阻力，不易積灰結(jié)垢，維護方便。
　　 本文以流體力學(xué)理論和傳熱學(xué)理論為基

2、礎(chǔ)，利用數(shù)值模擬方法，以縱向翅片扁管換熱器為研究對象，分析翅片管流動和傳熱特性，找出影響翅片管換熱性能的主要因素，并對翅片結(jié)構(gòu)和扁管進行優(yōu)化。
　　 在數(shù)值模擬方面，利用Fluent軟件分別研究了長度、高度、間距對矩形平直翅片表面的流動與傳熱性能的影響。在此基礎(chǔ)上，通過正交實驗，優(yōu)化進口風(fēng)速為2m/s時400mm長的翅片結(jié)構(gòu)，得到一組較優(yōu)翅片參數(shù)(高度為25mm，間距為2.7mm)。通過對比分析較優(yōu)結(jié)構(gòu)和原結(jié)構(gòu)翅片管空氣側(cè)的傳熱

3、和流動特性，得到不同速度對應(yīng)不同的優(yōu)化結(jié)構(gòu)這一結(jié)論。提出并研究了對翅片開孔處理改善性能的措施。
　　 在翅片管優(yōu)化方面，利用Qfin軟件優(yōu)化原翅片結(jié)構(gòu)，得到不同速度下的較優(yōu)翅片結(jié)構(gòu)，為縱向翅片管在工程上應(yīng)用提供了參考。分析Qfin軟件兩種方案的優(yōu)化過程總結(jié)出：間距（翅片數(shù)）對熱阻、平均對流換熱系數(shù)的影響較大，高度的影響相對較小，在優(yōu)化過程中，間距起決定作用；熱源的改變對平均對流換熱系數(shù)的影響很小，對熱阻幾乎沒有影響，壓降隨著熱源