螺旋曲面肋板式換熱器的強化傳熱及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、熱交換是日常生活和工程技術(shù)領(lǐng)域中非常普遍的現(xiàn)象，作為實現(xiàn)熱量傳遞的一種最基本的設(shè)備——換熱器，如何改善其換熱性能一直都是國內(nèi)外學者專家研究的重中之重。板式換熱器由于其傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、自潔能力強、拆卸方便、安裝運輸快捷等優(yōu)點，被廣泛應用于各行各業(yè)。鑒于此，如何利用強化傳熱技術(shù)來開發(fā)研究高效板式換熱器不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的首要解決問題，也是響應國情、開展節(jié)能工作的緊迫任務(wù)。
　　三維肋作為新型的無源強化傳熱元件，無需外

2、加動力，結(jié)構(gòu)簡單，不僅擴展了換熱板片的換熱面積、增加了流體和肋片之間的接觸，而且還減小了速度和溫度梯度之間的協(xié)同角，強化換熱效果顯著。
　　本課題將三維肋的螺旋曲面形式作為擾流元應用于板式換熱器上，利用流體力學和傳熱學的相關(guān)基礎(chǔ)理論，分析三維肋強化換熱機理；應用三維造型軟件Pro/E創(chuàng)建物理模型，計算流體力學軟件Fluent進行數(shù)值模擬，研究螺旋曲面三維肋的排列方式、螺旋角度、迎流攻角、肋橫向間距、肋寬與肋縱向間距比等參數(shù)對傳熱的

3、影響，分析其換熱規(guī)律；設(shè)計合理的正交試驗并進行相關(guān)實驗驗證研究，尋求合適的擾流元形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成板式換熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　結(jié)果表明：在Re=2300~9500的工況下，螺旋曲面三維肋的排列方式為叉排時傳熱效果較優(yōu)；選取的新型板式換熱器的四個結(jié)構(gòu)參數(shù)中，迎流攻角對換熱的影響最大，肋橫向間距和螺旋角度次之，肋寬與肋縱向間距比對換熱的影響最小；在較優(yōu)范圍內(nèi)安排正交試驗得出的數(shù)據(jù)顯示：當螺旋曲面肋的結(jié)構(gòu)參數(shù)為螺旋角度θ=35°、迎流