板翅式換熱器封頭內(nèi)流體分配特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、板翅式換熱器作為一種緊湊高效的換熱設(shè)備是冷箱中的核心部件，而不合理的入口設(shè)計(jì)導(dǎo)致的流體不均勻分配是制約其應(yīng)用的重要因素。本文通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，研究了流體在換熱器封頭內(nèi)的分配特性，分析不同因素對(duì)流體分配的影響，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，旨在提高板翅式換熱器在高液相含量的兩相流工況下的流體分配均勻度，提升工作性能，對(duì)其設(shè)計(jì)制造具有一定指導(dǎo)意義。本文主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）建立了板翅式換熱器整體數(shù)值模型，考慮多孔介質(zhì)主方向

2、對(duì)其修正。模擬研究發(fā)現(xiàn)：封頭橫向上的流體分配不均勻度比縱向上嚴(yán)重，中間通道流量大于兩側(cè)通道。利用流體分配測(cè)試系統(tǒng)對(duì)換熱器內(nèi)兩相流的分配特性進(jìn)行研究，研究表明：液相分配不均勻度比氣相高，且液相集中在中間的兩個(gè)通道；氣液兩相的分配情況相反，通道中的液相流量高則氣相流量較低，液相流量低則氣相流量較高；
　?。?）從工況、封頭結(jié)構(gòu)方面研究了影響流體在板翅式換熱器內(nèi)分配的因素。工況方面：對(duì)于同種介質(zhì)，流體分配不均勻程度只與入口雷諾數(shù)有關(guān)，而

3、壓降與介質(zhì)物性參數(shù)有關(guān)。封頭結(jié)構(gòu)方面：減小封頭長度，提高封頭高度，增加通道間距均能提高分配均勻程度，導(dǎo)流翅片角度在30°-35°時(shí)最佳。
　?。?）根據(jù)流體在板翅式換熱器封頭內(nèi)的分配特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種帶十字擋板的改進(jìn)封頭結(jié)構(gòu)，確定了其主要優(yōu)化參數(shù)，采用正交法對(duì)其進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并分析參數(shù)對(duì)單個(gè)通道流量的影響。結(jié)果表明，對(duì)于高液相含量的兩相流工況（液相含量在5％-11%），改進(jìn)封頭能大幅降低流體分配不均勻度并引起換熱器壓降小幅上升。