規(guī)整填料及鋸齒型錯列翅片的優(yōu)化研究.pdf

1、在傳質(zhì)傳熱過程中，運用較為廣泛的塔設備和板翅式換熱器的性能很大程度上取決于其內(nèi)部部件，如填料和翅片。由于規(guī)整填料和鋸齒型錯列翅片的傳質(zhì)傳熱性能優(yōu)越，在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用尤為普遍，對其進行優(yōu)化具有實際應用價值。因此本文運用CFD數(shù)值模擬對規(guī)整填料和鋸齒型錯列翅片進行優(yōu)化，以求進一步提高其傳質(zhì)傳熱性能。
　　針對規(guī)整填料，傳質(zhì)發(fā)生在規(guī)整填料表面，通道內(nèi)氣體間相互碰撞形成的渦流雖在一定程度上強化了傳質(zhì)，但大量能量的消耗使得壓降升高。為減

2、小壓降，本文在每個傳質(zhì)單元中非波谷區(qū)加入隔板，得到新型規(guī)整填料Mon-JKB-250Y。經(jīng)CFD模擬得，當隔板邊長為12.6mm、F=0.9~2.7時，壓降減小28％~32%、氣相總傳質(zhì)效率增加3.1%~5.5%、單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)提高約29%~38%。隨著隔板邊長的增大，壓降減小、氣相總傳質(zhì)效率增大，單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)則先增大后減小。當邊長約為16mm時，單位壓降下的傳質(zhì)系數(shù)達到最大；邊長大于16mm后壓降和氣相傳質(zhì)效率變化較小。

3、故隔板邊長為16mm左右是最佳方案。運用顯色化學反應可視化技術驗證CFD模擬結(jié)果，平均相對誤差約為10%，CFD模擬結(jié)果可靠。
　　針對鋸齒型錯列翅片而言，翅片傳熱系數(shù)在沿流體流動方向上分布不均，在垂直于流動方向上的分布更不均勻，表現(xiàn)為翅片中心區(qū)域的傳熱系數(shù)大于邊緣區(qū)域的傳熱系數(shù)。欲增加鋸齒型錯列翅片的傳熱系數(shù)，可提高翅片傳熱系數(shù)分布的均勻性。本文在翅片的中心區(qū)域表面添加 V形紋路，將翅片中心區(qū)域的流體引到翅片邊緣，以強化翅片邊緣

4、區(qū)域的傳熱。同時，中間區(qū)域的V形紋路增加邊界層內(nèi)的擾動，使得翅片中心區(qū)域的傳熱得到了強化。CFD數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在本文條件下，隨 V形紋路的高度和跨度增大，鋸齒型錯列翅片的壓降增加；傳熱系數(shù)在V形紋路的高度約0.2mm時達到最大，且隨V形紋路跨度的增大而增大；在翅片表面中間部分加紋路的強化傳熱措施比在整個翅片表面加紋路的強化傳熱措施性價比更高；V形紋路、V形圓弧紋路、圓弧紋路鋸齒型錯列翅片均可提高翅片的傳熱系數(shù)分布的均勻性、增大傳熱系數(shù)，