小管徑管式換熱器內(nèi)流體流動(dòng)與傳熱研究.pdf

1、換熱器設(shè)備在諸多能源領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，其工作性能和成本在換熱器設(shè)計(jì)種受到廣泛關(guān)注。由于換熱器原材料價(jià)格的上升，開(kāi)發(fā)緊湊高效的換熱器成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。因此，本文提出一種4mm小管徑管式換熱器，采用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬結(jié)合的方法對(duì)該換熱器的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)建立這種逆流管式換熱器的物理模型，分別采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNGk-ε模型、可實(shí)現(xiàn)的k-ε模型以及k-w模型對(duì)其進(jìn)行數(shù)

2、值模擬，結(jié)果表明:采用以上四種計(jì)算模型，換熱量和實(shí)驗(yàn)測(cè)得換熱量分別相差27.34％、34.15％、36.69％、5.66％;壓降和實(shí)驗(yàn)測(cè)得壓降值分別相差16.67％、16.3％、9.27％、5.83％，從模擬準(zhǔn)確性分析，確定k-w湍流模型作為本文計(jì)算模型。
　　(2)以大管徑7mm換熱器的換熱性能為指標(biāo)，分別對(duì)7mm和4mm兩種管徑的單根換熱管的流動(dòng)與換熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果表明，換熱器管徑由7mm減小到4mm后，單根

3、換熱管可節(jié)省銅材46.15％，換熱管內(nèi)換熱系數(shù)增大，換熱器換熱性能提高，但是總體換熱量減少，管內(nèi)沿程阻力損失增大。
　　(3)為保證4mm小管徑換熱器的換熱性能達(dá)到或接近7mm大管徑換熱器的性能，同時(shí)兼顧其節(jié)材量，提出小管徑換熱器換熱管新型布置方式，對(duì)小管徑換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用增加并行換熱支管數(shù)目，適當(dāng)減小換熱支管管長(zhǎng)的方法，對(duì)抑制管側(cè)阻力損失增大有明顯效果。采用兩根適當(dāng)縮短的小管徑替代原有大管徑換熱管，可實(shí)現(xiàn)管內(nèi)阻力