徑向熱管換熱器強化傳熱的場協(xié)同分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、徑向熱管換熱器是一種新型換熱器，有效解決了傳統(tǒng)換熱器普遍存在低溫露點腐蝕的問題，它除了具有傳熱效率高、壓力損失小，防止震動、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點外，還能在低溫余熱的回收利用上發(fā)揮很大的作用。在能源日趨緊張的今天，徑向熱管換熱器已成為工業(yè)生產(chǎn)中重要的熱能回收利用設備，其高效的熱能回收利用效果，對節(jié)約能源，保護環(huán)境具有十分重大的意義。
　　 本文以徑向熱管換熱器為研究對象，借助FLUENT6.3計算流體力學軟件平臺，對徑向熱管換熱器殼側(cè)的

2、流場和溫度場的分布情況進行數(shù)值模擬計算;運用場協(xié)同理論辨析換熱器在流場、溫度場多場耦合及協(xié)同下的流動、傳熱機理，研究主要參數(shù)變化時換熱器傳熱過程的場協(xié)同效應及換熱性能的變化規(guī)律，并運用正交試驗法對徑向熱管換熱器參數(shù)進行優(yōu)化。
　　 本文的主要研究工作及結(jié)論如下:
　　 (1)采用數(shù)值模擬方法和場協(xié)同理論對換熱器流場、溫度場以及流體協(xié)同度與換熱特性的關(guān)系進行了研究，結(jié)果表明:換熱器的換熱強度和煙氣溫度場與流場的協(xié)同程度相關(guān)

3、，協(xié)同性越好，換熱越強，反之，換熱越差;在管束迎風側(cè)，速度矢量和溫度梯度的夾角余弦值均接近于1，場協(xié)同性好，換熱效果較好;在管束背風側(cè)產(chǎn)生擾流，煙氣速度發(fā)生很大變化，夾角余弦值接近于-1，同樣體現(xiàn)了場協(xié)同度好，換熱效果好的特征。
　　 (2)研究了入口煙氣速度、熱管的布置方式及翅片參數(shù)變化時徑向熱管換熱器傳熱特性的場協(xié)同效應和換熱器性能的變化規(guī)律。結(jié)果表明:速度及結(jié)構(gòu)形式對換熱器的強化傳熱具有顯著影響;速度增大，協(xié)同角變小，強化

4、換熱效果變好，但阻力增加明顯;在一定范圍內(nèi)，橫向管距、縱向管距、翅片高度增加時，協(xié)同角增大，強化換熱效果變差;而翅片間距的增加，使協(xié)同角先變小后變大，其換熱效果的變化趨勢正好相反;換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)取值范圍為:橫向管距125mm～130mm、縱向管距115mm～125mm、翅片間距5mm～6mm;翅片高度為管外徑的二分之一。
　　 (3)以單位壓降換熱系數(shù)為優(yōu)化目標，利用正交試驗法對影響徑向熱管換熱器性能的五個主要參數(shù)進行了優(yōu)