疊蜂窩螺旋板換熱器內(nèi)部流動與傳熱強(qiáng)化研究(1)

1、分類號：TK172單位代碼：10433密級：學(xué)號：14401010020山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文疊蜂窩螺旋板換熱器內(nèi)部流動與傳熱強(qiáng)化研疊蜂窩螺旋板換熱器內(nèi)部流動與傳熱強(qiáng)化研究ResearchonInternalFlowHeatTransferEnhancementofSpiralPlatePilehoneycombHeatExchanger研究生：韓鵬飛韓鵬飛指導(dǎo)教師：王正方王正方教授教授申請學(xué)位門類級別：工學(xué)碩士工學(xué)碩士學(xué)

2、科專業(yè)名稱：機(jī)械工程機(jī)械工程研究方向：CAE技術(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文完成日期：2017年4月9日山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要換熱器的性能對緩解資源短缺問題起著十分重要的作用，研發(fā)各種新型換熱器或改進(jìn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究焦點(diǎn)。本文提出一種新型的疊蜂窩螺旋板式換熱器包括圓柱型、橢圓型和菱型三種疊蜂窩結(jié)構(gòu)，對其內(nèi)部流動和傳熱性能進(jìn)行了對比研究。采用數(shù)值計(jì)算的方法，分析了該新型換熱器的傳熱強(qiáng)化機(jī)理，最終得到一種傳熱

3、性能較優(yōu)的新型疊蜂窩螺旋板式換熱器。本文的主要研究成果如下：首先，為了綜合比較蜂窩與疊蜂窩結(jié)構(gòu)的換熱性能，先進(jìn)行了蜂窩與疊蜂窩平板換熱模型的數(shù)值模擬，得到應(yīng)用于本研究的數(shù)值模擬方法。依據(jù)流體在螺旋流道內(nèi)的流動及傳熱特性，建立了蜂窩與疊蜂窩螺旋板換熱器的模型，采用Realizablek??模型和RNGk??模型作為模擬的湍流模型。綜合考慮本研究的研究目的和各種換熱器性能評價(jià)方法的應(yīng)用范圍，最終確定使用單一性能評價(jià)法，綜合比較溫度、傳熱系數(shù)

4、、努塞爾數(shù)等多個(gè)指標(biāo)，對蜂窩與疊蜂窩換熱模型進(jìn)行了數(shù)值研究。其次，對圓柱型蜂窩與疊蜂窩螺旋板式換熱模型進(jìn)行仿真計(jì)算，從速度場的速度大小、渦度大小、湍流強(qiáng)度和溫度場的靜溫、焓、熵、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、表面努塞爾數(shù)等指標(biāo)入手，綜合分析比較了蜂窩與疊蜂窩結(jié)構(gòu)換熱模型的內(nèi)部流動與傳熱特性。疊蜂窩模型內(nèi)部流體的流動狀態(tài)比較混亂，混亂程度大于蜂窩模型，而且波動性較強(qiáng)，呈現(xiàn)類似于潮起潮落的特點(diǎn)；流體流動的混亂度的增加，能夠有效地增強(qiáng)換熱能力，提高傳熱速率。

5、然后，對圓柱型、橢圓型及菱型三種疊蜂窩結(jié)構(gòu)的螺旋板換熱模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，并完成了模擬結(jié)果的對比分析。發(fā)現(xiàn)圓柱型螺旋板換熱模型的流動和傳熱性能比橢圓型和菱型差，而橢圓型內(nèi)部流體的流動較為劇烈、混亂，這樣的流動往往會加大設(shè)備的損壞及能耗的增加。最后選擇菱型螺旋板換熱模型作為較優(yōu)化模型。最后，根據(jù)正交試驗(yàn)方法，將橫對角線、縱對角線、疊蜂窩高度和入口流速作為優(yōu)化的4個(gè)因素，出口溫度、努塞爾數(shù)和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)作為3個(gè)指標(biāo)，各參數(shù)分別選取3個(gè)水平，