小管徑管式換熱器內(nèi)流體流動與傳熱研究.pdf

1、換熱器設備在諸多能源領域中廣泛應用，其工作性能和成本在換熱器設計種受到廣泛關注。由于換熱器原材料價格的上升，開發(fā)緊湊高效的換熱器成為當下研究的熱點。因此，本文提出一種4mm小管徑管式換熱器，采用實驗研究和數(shù)值模擬結合的方法對該換熱器的流動和換熱特性進行了分析，并對其結構進行了優(yōu)化設計，具體研究內(nèi)容包括:
　　(1)建立這種逆流管式換熱器的物理模型，分別采用標準k-ε模型、RNGk-ε模型、可實現(xiàn)的k-ε模型以及k-w模型對其進行數(shù)

2、值模擬，結果表明:采用以上四種計算模型，換熱量和實驗測得換熱量分別相差27.34％、34.15％、36.69％、5.66％;壓降和實驗測得壓降值分別相差16.67％、16.3％、9.27％、5.83％，從模擬準確性分析，確定k-w湍流模型作為本文計算模型。
　　(2)以大管徑7mm換熱器的換熱性能為指標，分別對7mm和4mm兩種管徑的單根換熱管的流動與換熱特性進行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結果表明，換熱器管徑由7mm減小到4mm后，單根

3、換熱管可節(jié)省銅材46.15％，換熱管內(nèi)換熱系數(shù)增大，換熱器換熱性能提高，但是總體換熱量減少，管內(nèi)沿程阻力損失增大。
　　(3)為保證4mm小管徑換熱器的換熱性能達到或接近7mm大管徑換熱器的性能，同時兼顧其節(jié)材量，提出小管徑換熱器換熱管新型布置方式，對小管徑換熱器的結構進行了優(yōu)化設計。采用增加并行換熱支管數(shù)目，適當減小換熱支管管長的方法，對抑制管側(cè)阻力損失增大有明顯效果。采用兩根適當縮短的小管徑替代原有大管徑換熱管，可實現(xiàn)管內(nèi)阻力