空氣-水介質(zhì)板式換熱器流動(dòng)與傳熱特性研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，能源日益有限。強(qiáng)化傳熱技術(shù)，高效、節(jié)能的產(chǎn)品備受矚目。研究強(qiáng)化傳熱技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)新穎的、緊湊的高效換熱裝置，成為一個(gè)具有理論和實(shí)踐意義的重要課題。
　　 本論文的主要內(nèi)容是研究基于一次表面換熱原理的空氣-水介質(zhì)波紋板式換熱器的流動(dòng)與傳熱特性。在廣泛調(diào)研國內(nèi)外的板式換熱器與燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞鲬?yīng)用一次表面實(shí)現(xiàn)高效傳熱的理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和模型研制的基礎(chǔ)上，將一次表面引入到空氣-水換熱過程，拓展了一

2、次表面換熱裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 在研究中先將傳統(tǒng)的水-水介質(zhì)波紋板式換熱器改裝成空氣-水換熱器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過與光管式、翅片管式緊湊型換熱器的傳熱與流阻的權(quán)威數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，表明一次表面波紋板式換熱裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊與低流動(dòng)阻力的特征，利用一次表面可實(shí)現(xiàn)空氣-水之間的高效傳熱。
　　 一次表面波紋板上波紋的凸起與凹陷不僅可促進(jìn)無源的擾動(dòng)，還可阻斷邊界層發(fā)展。帶有傾角的波紋板疊合放置，板間形成的流道是復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，針對(duì)其特

3、點(diǎn)，本研究建立了描述空氣在波紋板間的流動(dòng)與傳熱過程的數(shù)學(xué)模型。通過數(shù)值求解27種可代表一次表面形面特征的物理模型，比較了波紋形狀、波紋高度及波紋傾角對(duì)空氣在波紋板間傳熱與流動(dòng)的影響，以高對(duì)流換熱系數(shù)與小流動(dòng)阻力作為指標(biāo)，初選了幾種高效的一次表面。又以面積最佳傳熱因子.j/f與體積最佳傳熱因子E作為后續(xù)評(píng)價(jià)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)中選優(yōu)。
　　 研究中從波紋的不等截面積流道理論出發(fā)，創(chuàng)新性地提出了不等高度波紋的方法。通過實(shí)驗(yàn)證明該方法可進(jìn)一步

4、縮小了兩側(cè)流體的熱容比，提高換熱效率。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證，表明用于模擬的數(shù)學(xué)模型能夠滿足本研究的需要。
　　 研究中還對(duì)不銹鋼波紋板的防凍性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)中測定了水在不銹鋼表面最高結(jié)冰溫度，波紋板的凸凹結(jié)構(gòu)可破壞冰在波紋板表面的附著，具有防結(jié)凍的功能。以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，建立了水在波紋板間的三維靜止結(jié)冰與流動(dòng)結(jié)冰的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了水在波紋板間結(jié)冰過程中溫度變化與相變界