矩形偏心波紋翅片橢圓管換熱器流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究.pdf

1、作為工業(yè)流程中量大面廣的通用熱量傳遞設(shè)備，換熱器廣泛應(yīng)用于電力、化工、制冷、環(huán)保、冶金等部門。對熱電廠，若將鍋爐也當(dāng)作換熱設(shè)備，則換熱器的投資費(fèi)用約占整個(gè)電廠投資份額的70％;對石油化工企業(yè)而言，一般對換熱設(shè)備的投資占全部系統(tǒng)設(shè)備投資的30％～50％;對選用制冷劑為氟利昂的水冷機(jī)組而言，蒸發(fā)器和冷凝器約占系統(tǒng)總量的70％。因此，換熱器設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和改進(jìn)的合理與否將直接決定著資金、耗材、能源與空間能否得到有效合理的利用，其重要性不言而喻。<

2、br>　　隨著生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和能源的日益緊缺，節(jié)能降耗逐漸成為研究的重點(diǎn)。研究人員對工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的換熱設(shè)備強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究也越發(fā)緊迫。在眾多強(qiáng)化換熱技術(shù)中，通過擴(kuò)展換熱面積、優(yōu)化流場與溫度梯度場的分布來增強(qiáng)換熱器的換熱性能是最為常見且簡單易行的方法。在考慮增強(qiáng)換熱的同時(shí)也要對流動(dòng)阻力進(jìn)行足夠的重視，以增強(qiáng)翅片管的綜合換熱性能。通常情況下?lián)Q熱器的基管為圓管，但研究發(fā)現(xiàn)，具有細(xì)長截面的異型管具有更小的阻力損失，因此近年來許多國家逐

3、漸開發(fā)應(yīng)用橢圓管、扁管取代圓管，并且應(yīng)用后收到了良好的節(jié)能降耗效果。
　　本文通過商用數(shù)值模擬軟件FLUENT軟件對矩形偏心翅片橢圓管換熱器、矩形偏心波紋翅片橢圓管換熱器、平直-波紋偏心翅片橢圓管換熱器翅片間流道內(nèi)不可壓縮空氣的穩(wěn)態(tài)、湍流流動(dòng)的換熱與阻力性能進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。分析了矩形翅片相對橢圓基管前后偏移位置、波紋形狀與波紋傾角等參數(shù)對翅片表面對流換熱、流動(dòng)阻力和綜合換熱性能的影響。
　　研究表明，在其它結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同

4、情況下，矩形偏心波紋翅片橢圓管隨著橢圓管前端距離矩形翅片前端距離的增加，綜合換熱性能逐漸提高，并且可在橢圓管背風(fēng)側(cè)尾流區(qū)適當(dāng)開縫，既不影響換熱又能減少材料消耗;對三角形與正弦形的矩形偏心波紋翅片橢圓管換熱器而言，三角形波紋翅片的翅片表面努塞爾數(shù)大、流道進(jìn)出口的壓降小，綜合換熱性能更加優(yōu)良。在矩形偏心三角形波紋翅片的基礎(chǔ)上減小翅片后部背風(fēng)側(cè)區(qū)域的波紋傾角甚至可將波紋變?yōu)槠街背崞M(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。以達(dá)到換熱影響不大的情況下減小阻力損失，進(jìn)一步