蜂窩夾套結(jié)構(gòu)傳熱性能數(shù)值分析及其應(yīng)用.pdf

1、九十年代初期，出現(xiàn)了一種新型高效夾套——蜂窩夾套，該結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的機(jī)械性能和傳熱性能廣泛應(yīng)用于食品、化工、造紙、衛(wèi)生等行業(yè)。從強(qiáng)度角度來說，與一般夾套相比，蜂窩夾套設(shè)備大大降低了夾套壁厚和內(nèi)筒壁厚，制造成本降低。從傳熱角度來說，蜂窩夾套的間隙比普通夾套的間隙要小，流通面積較小，流體在腔內(nèi)流速顯著增加，并且大量的蜂窩在夾套內(nèi)起著擾流件的作用，流體在流經(jīng)蜂窩點(diǎn)時(shí)不斷改變流動方向和流動速度，形成紊流渦流傳熱（冷）交換加速，大大增加傳熱效果?；?/p>

2、于蜂窩夾套內(nèi)給熱系數(shù)系統(tǒng)研究的文獻(xiàn)很少，因此對蜂窩夾套設(shè)備傳熱性能進(jìn)行研究顯得十分迫切。 為了系統(tǒng)地研究蜂窩夾套設(shè)備流體的傳熱，探索蜂窩夾套設(shè)備的設(shè)計(jì)理論依據(jù)，本文應(yīng)用CFD軟件，對蜂窩夾套水冷卻結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行夾套側(cè)給熱系數(shù)的模擬計(jì)算，并將蜂窩夾套應(yīng)用于導(dǎo)熱油加熱的薄膜蒸發(fā)器，進(jìn)行了傳熱數(shù)值模擬分析計(jì)算，主要研究工作如下： 1．采用連續(xù)性方程、動量方程、能量方程及標(biāo)準(zhǔn) 方程建立了蜂窩夾套傳熱的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用FLUENT

3、軟件對模型進(jìn)行求解，通過求解得到了蜂窩夾套傳熱的詳盡信息，模擬結(jié)果顯示峰窩夾套的傳熱性能明顯優(yōu)于普通夾套，增加蜂窩夾套內(nèi)流體的流速、消除流動死角可提高夾套內(nèi)流體的給熱系數(shù)，強(qiáng)化傳熱效果。 2．采用 湍流模型對φ600冷卻水蜂窩夾套的傳熱進(jìn)行了計(jì)算分析，將模擬所得夾套傳熱系數(shù)與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，模擬結(jié)果和華東理工大學(xué)試驗(yàn)結(jié)果基本一致，不同流速下兩者的變化趨勢吻合，驗(yàn)證了模型的可行性。 3．根據(jù)φ600整體蜂窩夾套

4、數(shù)值模擬的結(jié)果，給出一個(gè)可供工程設(shè)計(jì)用的蜂窩夾套內(nèi)給熱系數(shù)的值，并且以 的形式給出，若蜂窩夾套設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和φ600模擬設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸相近，可直接用模擬得到的回歸結(jié)果 。 4．對φ170水冷卻蜂窩夾套及普通夾套的傳熱性能進(jìn)行計(jì)算分析，從流場和溫度場分布情況分析得到：蜂窩夾套在蜂窩點(diǎn)附近，流體流速增大，在蜂窩夾套邊角的小部分區(qū)域出現(xiàn)流動死角，其流動死角區(qū)明顯較普通夾套少，并根據(jù)模擬得到回歸結(jié)果： ，該結(jié)果可適用于相近結(jié)構(gòu)尺寸的

5、水冷卻蜂窩夾套傳熱系數(shù)的計(jì)算。 5．將蜂窩夾套應(yīng)用于0.4m2薄膜蒸發(fā)器，對導(dǎo)熱油加熱的蜂窩夾套進(jìn)行了傳熱性能計(jì)算分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果回歸出適用于工程實(shí)際應(yīng)用的公式 。 6．利用CFD技術(shù)研究蜂窩點(diǎn)間距、蜂窩錐度、長徑比對蜂窩夾套傳熱性能的影響。通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到不同結(jié)構(gòu)參數(shù)蜂窩夾套內(nèi)部傳熱特性，并對其變化規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明：蜂窩點(diǎn)間距、蜂窩夾套設(shè)備的高徑比及蜂窩錐度等對蜂窩夾套設(shè)備的傳熱性能有很大的影響，得到