凹槽板式空氣預(yù)熱器性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、作為余熱回收的關(guān)鍵設(shè)備，板式空氣預(yù)熱器具有換熱系數(shù)高、壓力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、可模塊化生產(chǎn)安裝、大型化發(fā)展等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣泛。隨著化工裝置大型化技術(shù)的發(fā)展，特別是制氫行業(yè)的大規(guī)模的需求，同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)板式空氣預(yù)熱器的研究較少，市場(chǎng)多數(shù)被國(guó)外廠商占據(jù)，因而對(duì)板式空氣預(yù)熱器的傳熱和阻力性能研究變得極為重要。
　　本文所研究的對(duì)象是與江蘇焱鑫公司合作研制的新型凹槽板式空氣預(yù)熱器。作為新產(chǎn)品的研發(fā)，測(cè)試其傳熱性能和阻力性能，得到傳熱系數(shù)和

2、阻力系數(shù)的關(guān)聯(lián)式，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、投入生產(chǎn)十分必要。本文運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)法和等流速法對(duì)板式空氣預(yù)熱器進(jìn)行了熱工性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著冷熱流體流速的增加，板式換熱器的總傳熱膜系數(shù)和阻力損失增大，溫度對(duì)結(jié)果影響不大；等流速法獲得了，在實(shí)驗(yàn)工況范圍內(nèi)，該型空氣預(yù)熱器的努謝爾數(shù)Nu準(zhǔn)則式、傳熱因子j和摩擦阻力因子f和雷諾數(shù)Re的關(guān)系式。
　　運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)實(shí)驗(yàn)原型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了探討分析。實(shí)驗(yàn)原型的數(shù)值模

3、擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合度較好，相互驗(yàn)證了結(jié)果的準(zhǔn)確性，說(shuō)明數(shù)值模擬模型可以用來(lái)分析計(jì)算該型板式空氣預(yù)熱器的性能，當(dāng)雷諾數(shù)滿足3500≤Re≤28000時(shí)，可以采用模擬結(jié)果中的關(guān)系式來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬改變板式空氣預(yù)熱器中凹槽結(jié)構(gòu)高度進(jìn)行了對(duì)比模擬分析，結(jié)果表明有凹槽結(jié)構(gòu)的空預(yù)器的綜合傳熱性能要優(yōu)于平板式空預(yù)器，凹槽高度為12mm的實(shí)驗(yàn)原型的傳熱性能和阻力損失均小于凹槽高度為6mm的空預(yù)器模型。數(shù)值模擬結(jié)果為后續(xù)該型板式空氣預(yù)熱