凹凸板式換熱器過冷沸騰換熱性能優(yōu)化研究.pdf

1、復合相變換熱器通過引入過冷沸騰和冷凝過程能夠在降低鍋爐排煙溫度的同時避免低溫腐蝕，本文以復合相變換熱器在電廠鍋爐煙氣余熱回收中的應用為背景，以水為工質(zhì)，對過冷沸騰側的凹凸板式換熱器過冷沸騰換熱過程進行了多目標優(yōu)化研究，創(chuàng)新提出了雙重循環(huán)優(yōu)化模型，并針對現(xiàn)有圓形凹凸板式結構在過冷沸騰換熱中的不足之處，提出了新型的梭形凹凸板式結構。本文的主要內(nèi)容及研究成果如下：
　?。?）通過分析比較，凹凸板式換熱器以PEC=(Nu/Nu0)/(f/

2、f0)1/3作為主要評價指標，采用Mixture模型、RNGk-ε模型，編寫過冷沸騰換熱的UDF程序，實現(xiàn)了汽、液兩相間的質(zhì)量及能量傳遞?；谠摲椒?，對平板流道的過冷沸騰換熱過程進行了數(shù)值模擬，結果表明：含氣率沿流動方向逐漸增大，隨進口流速的增大逐漸減?。浑S著質(zhì)量流量的增加總換熱量逐漸增大，但單位質(zhì)量流量的換熱量卻逐漸減??；當Re較小時，隨著Re的增加，f急劇減小，Re繼續(xù)增加， f仍然減小，但變化趨于平緩，直至趨于某一恒定值。

3、　　（2）創(chuàng)新提出換熱器優(yōu)化的雙重循環(huán)優(yōu)化模型，以換熱器凹坑流道結構參數(shù)優(yōu)化為內(nèi)循環(huán)，以流體流動參數(shù)Re或速度為外循環(huán)，對圓形凹坑流道過冷沸騰換熱過程進行了多目標優(yōu)化研究，以綜合考慮在不同Re下?lián)Q熱器的最優(yōu)結構參數(shù)。研究結果表明：凹坑處含氣率明顯高于附近平板處含氣率，說明凹凸板片對相變換熱有著很好的強化作用；對于同一凹坑，其前側處對相變換熱的強化作用要優(yōu)于后側處；不同流動參數(shù)下，圓形凹坑流道的最佳結構參數(shù)為R=7 mm、Hd=2 mm、

4、P=20 mm；最佳圓形凹坑流道與平板流道的對比結果表明，在 f增大并不明顯的情況下，最佳圓形凹坑流道的 Nu是平板流道的1.97~2.13倍，因此，最佳圓形凹坑流道具有較高的PEC值，其PEC值范圍為1.86~2.11。
　　（3）針對已有圓形凹坑流道綜合換熱性能的薄弱之處，提出了一種梭形凹坑流道，數(shù)值模擬計算結果表明：梭形凹坑流道的含氣率變化趨勢與最佳圓形凹坑流道及平板流道一致，但梭形凹坑流道的含氣率要高于最佳圓形凹坑流道和平