規(guī)整填料及鋸齒型錯(cuò)列翅片的優(yōu)化研究.pdf

1、在傳質(zhì)傳熱過程中，運(yùn)用較為廣泛的塔設(shè)備和板翅式換熱器的性能很大程度上取決于其內(nèi)部部件，如填料和翅片。由于規(guī)整填料和鋸齒型錯(cuò)列翅片的傳質(zhì)傳熱性能優(yōu)越，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用尤為普遍，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此本文運(yùn)用CFD數(shù)值模擬對(duì)規(guī)整填料和鋸齒型錯(cuò)列翅片進(jìn)行優(yōu)化，以求進(jìn)一步提高其傳質(zhì)傳熱性能。
　　針對(duì)規(guī)整填料，傳質(zhì)發(fā)生在規(guī)整填料表面，通道內(nèi)氣體間相互碰撞形成的渦流雖在一定程度上強(qiáng)化了傳質(zhì)，但大量能量的消耗使得壓降升高。為減

2、小壓降，本文在每個(gè)傳質(zhì)單元中非波谷區(qū)加入隔板，得到新型規(guī)整填料Mon-JKB-250Y。經(jīng)CFD模擬得，當(dāng)隔板邊長為12.6mm、F=0.9~2.7時(shí)，壓降減小28％~32%、氣相總傳質(zhì)效率增加3.1%~5.5%、單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)提高約29%~38%。隨著隔板邊長的增大，壓降減小、氣相總傳質(zhì)效率增大，單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)則先增大后減小。當(dāng)邊長約為16mm時(shí)，單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)達(dá)到最大；邊長大于16mm后壓降和氣相傳質(zhì)效率變化較小。

3、故隔板邊長為16mm左右是最佳方案。運(yùn)用顯色化學(xué)反應(yīng)可視化技術(shù)驗(yàn)證CFD模擬結(jié)果，平均相對(duì)誤差約為10%，CFD模擬結(jié)果可靠。
　　針對(duì)鋸齒型錯(cuò)列翅片而言，翅片傳熱系數(shù)在沿流體流動(dòng)方向上分布不均，在垂直于流動(dòng)方向上的分布更不均勻，表現(xiàn)為翅片中心區(qū)域的傳熱系數(shù)大于邊緣區(qū)域的傳熱系數(shù)。欲增加鋸齒型錯(cuò)列翅片的傳熱系數(shù)，可提高翅片傳熱系數(shù)分布的均勻性。本文在翅片的中心區(qū)域表面添加 V形紋路，將翅片中心區(qū)域的流體引到翅片邊緣，以強(qiáng)化翅片邊緣

4、區(qū)域的傳熱。同時(shí)，中間區(qū)域的V形紋路增加邊界層內(nèi)的擾動(dòng)，使得翅片中心區(qū)域的傳熱得到了強(qiáng)化。CFD數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在本文條件下，隨 V形紋路的高度和跨度增大，鋸齒型錯(cuò)列翅片的壓降增加；傳熱系數(shù)在V形紋路的高度約0.2mm時(shí)達(dá)到最大，且隨V形紋路跨度的增大而增大；在翅片表面中間部分加紋路的強(qiáng)化傳熱措施比在整個(gè)翅片表面加紋路的強(qiáng)化傳熱措施性價(jià)比更高；V形紋路、V形圓弧紋路、圓弧紋路鋸齒型錯(cuò)列翅片均可提高翅片的傳熱系數(shù)分布的均勻性、增大傳熱系數(shù)，