不同結(jié)構(gòu)傳熱元件傳熱與阻力特性數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器以其傳熱密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕、壽命長、運行費用低等特點而被大型火電機組普遍采用。傳熱元件是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的重要組成部分,其傳熱與阻力特性直接決定了空氣預(yù)熱器運行的經(jīng)濟性和可靠性。因此研究不同結(jié)構(gòu)傳熱元件的傳熱與阻力性能對于選取和優(yōu)化設(shè)計傳熱元件,提高回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能有重要意義。
　　本文采用數(shù)值模擬及熱態(tài)實驗對比驗證的方法,對傳熱元件不同的幾何結(jié)構(gòu)對板間通道內(nèi)流場傳熱及阻力特性的影響開展研究,為傳熱元件板型的

2、選取、開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　通過對單波紋通道內(nèi)流動傳熱進行二維數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)波紋結(jié)構(gòu)極大的強化了通道內(nèi)空氣擾動,增大了湍流流動強度。與兩平板間通道內(nèi)流動模擬結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),波紋結(jié)構(gòu)大大縮短了流場內(nèi)湍流流動達到充分發(fā)展階段所需流動距離,同時由于湍流流動的增強,單波紋通道內(nèi)的溫度邊界層厚度明顯薄于平板通道間通道內(nèi)溫度邊界層厚度,波紋結(jié)構(gòu)對對流傳熱強化的效果顯著。同時通過對比不同波紋尺寸對溫度邊界層的影響發(fā)現(xiàn),在當量直徑一定時波紋高度對

3、溫度邊界層厚度影響效果顯著。
　　對波紋板與定位板放置呈不同夾角的流動通道進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)隨著放置夾角的增大,傳熱元件整體的對流放熱系數(shù)及阻力壓降均呈上升趨勢,且在夾角達到60°以后上升趨勢顯著。隨夾角的增大,阻力壓降增加速率遠大于對流放熱系數(shù)增加速率。為達到最佳經(jīng)濟性能,應(yīng)綜合考慮兩者動態(tài)平衡,得出最佳放置夾角。
　　對三種不同定位板結(jié)構(gòu)的傳熱元件進行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),帶波紋結(jié)構(gòu)定位板與波紋板配合的DU3c板型表現(xiàn)出極佳的換

4、熱性能,其內(nèi)部流場分布均勻,無明顯高速氣流區(qū)域,空氣間充分擾動,強化了對流傳熱效果;采用兩塊相同結(jié)構(gòu)的帶波紋定位板交錯放置的DNc板型雖然幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但傳熱性能低于DU3c板型,且阻力壓降最高。常規(guī)定位板與波紋板配合的NU板型因其結(jié)構(gòu)簡單,阻力壓降最小,有著良好的低阻性能,但因其通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單,出現(xiàn)高速氣流區(qū),流場內(nèi)部擾動不強,整體傳熱性能最差。同時,對三種板型進行熱態(tài)實驗得出三種板型的傳熱特性曲線并與數(shù)值模擬結(jié)論對比,實驗結(jié)果與數(shù)