蜂窩板傳熱元件的性能研究.pdf

1、板片作為板式換熱器的傳熱元件,是其熱量交換和動(dòng)量轉(zhuǎn)換的載體,板式傳熱元件傳熱性能和阻力性能的優(yōu)良直接決定著板式換熱器效率的高低?，F(xiàn)有的板式傳熱元件與其他傳熱元件相比,具有傳熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn),但流動(dòng)阻力更大。而凹坑板和凸胞板(這里統(tǒng)稱為蜂窩板)在增加傳熱量的同時(shí),流動(dòng)阻力增加并不高。本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法,研究蜂窩板的強(qiáng)化傳熱機(jī)理,探討雷諾數(shù)、流道高度、蜂窩直徑、蜂窩高度和蜂窩間距對(duì)傳熱性能、阻力性能和綜合傳熱性能的影響,以期開發(fā)出高效低能

2、的新型傳熱元件。本文主要的工作和結(jié)論如下:
　　 (1)根據(jù)蜂窩板傳熱元件流道內(nèi)流體流動(dòng)傳熱特點(diǎn)建立物理和數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)和周期流理論,采用RNGκ-ε湍流模型和周期性邊界條件進(jìn)行了數(shù)值模擬,并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)值模擬的可行性和準(zhǔn)確性。
　　 (2)凹坑板的凹坑后半部分傳熱增強(qiáng),前半部分傳熱減弱;凸胞板凸胞區(qū)域的前半部分傳熱增強(qiáng),后半部分傳熱減弱；凹坑-凸胞板的凸胞附近傳熱增強(qiáng),凹坑附近傳熱減弱。蜂窩板的傳熱性能

3、得到提高,阻力性能變差,綜合傳熱性能在絕大部分工況下均得到提高。
　　 (3)當(dāng)3000≤Re≤40000時(shí),隨著Re的增大,蜂窩板的Nu成指數(shù)倍增大,f、Nu/Nu0和η則成指數(shù)倍減??；凹坑板和凸胞板的f/f0表現(xiàn)出不同的規(guī)律；凹坑-凸胞板的f/f0成指數(shù)倍減小。
　　 (4)采用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)數(shù)值模擬參數(shù),擬合出凹坑板傳熱性能和阻力性能的綜合準(zhǔn)則關(guān)系式分別為:
　　 (5)蜂窩板的傳熱性能、阻力性能和綜合傳

4、熱性能受雷諾數(shù),流道高度,蜂窩直徑,蜂窩高度和蜂窩間距的影響,本文給予了較詳細(xì)的研究。
　　 (6)三種類型的蜂窩板傳熱元件相比,凹坑板的阻力性能最好,傳熱性能最差,在Re≥10000的高雷諾數(shù)下的綜合傳熱性能最好；凸胞板的傳熱性能最好,在Re≥10000的高雷諾數(shù)下的阻力性能較凹坑-凸胞板好,在Re≤5000的低雷諾數(shù)下的阻力性能較凹坑-凸胞板差；凹坑-凸胞板的傳熱性能介于兩者之間,在Re≤5000的低雷諾數(shù)下的綜合傳熱性能最