板式換熱器板片傳熱與阻力性能及沖壓成形工藝研究.pdf

1、板式換熱器是一種由一系列波紋板片疊加而成的新型高效換熱器，目前廣泛應(yīng)用于石油、能源等領(lǐng)域。板片是板式換熱器的“靈魂”，其結(jié)構(gòu)與波紋形狀直接決定換熱器的傳熱、阻力及承壓性能的優(yōu)劣。另外，板片的沖壓成形質(zhì)量對(duì)其組裝效果與各方面性能均有重要的影響作用。因此，對(duì)板式換熱器的板片形狀和成形工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有重要的理論研究意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以三角形凸臺(tái)板式換熱器的板片作為研究對(duì)象，建立了板片換熱過(guò)程的數(shù)值模擬模型，詳細(xì)分析了板

2、片形狀參數(shù)對(duì)介質(zhì)流動(dòng)形態(tài)、板片傳熱與阻力性能的影響規(guī)律，對(duì)帶凹坑與不帶凹坑的三角形凸臺(tái)板片的傳熱、阻力及承壓性能進(jìn)行了對(duì)比研究，并探討了帶凹坑板片的沖壓成形質(zhì)量隨壓邊力等工藝與模具參數(shù)的變化規(guī)律。采用CFD軟件Fluent建立了凸臺(tái)高度或凸臺(tái)頂部圓角半徑不同的多組三角形凸臺(tái)板片流道的區(qū)域模型，獲得了各組模擬中流體的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力場(chǎng)，分析了不同雷諾數(shù)條件下各種流場(chǎng)內(nèi)的努賽爾數(shù)、換熱因子、面積質(zhì)量因子等傳熱學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，揭示了凸臺(tái)

3、高度與凸臺(tái)頂部圓角半徑對(duì)板片傳熱及阻力性能的影響規(guī)律。通過(guò)擬合數(shù)值模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，獲得了包含以上兩個(gè)板形參數(shù)在內(nèi)的三角形凸臺(tái)板式換熱器的換熱準(zhǔn)則關(guān)系式?；诓粠О伎拥娜切瓮古_(tái)板片，在每列三角形凸臺(tái)上添加固定間距的凹坑，得到了一種新式板片，并運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)兩種板片板間流道內(nèi)的換熱過(guò)程進(jìn)行了研究，獲得了兩種流道內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)形態(tài)以及努賽爾數(shù)等傳熱學(xué)參數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)兩種三角形凸臺(tái)板片的傳熱及阻力性能進(jìn)行了對(duì)比分析。采用ANSYS

4、Workbench軟件對(duì)兩種板片的區(qū)域模型進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，揭示了添加凹坑對(duì)板片應(yīng)力應(yīng)變分布的影響，并對(duì)比研究了兩種三角形凸臺(tái)板片的承壓性能。采用CAE軟件AUTOFORM對(duì)帶凹坑的三角形凸臺(tái)板片進(jìn)行了沖壓成形過(guò)程數(shù)值模擬與回彈分析，揭示了板片成形后減薄與翹曲回彈現(xiàn)象的分布情況，基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法分析了壓邊力、模具間隙、沖壓速度及摩擦因數(shù)四個(gè)工藝與模具參數(shù)對(duì)板片減薄率和翹曲變形量的影響作用大小和影響規(guī)律，并提出了降低板片減薄與翹曲變形