正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和流動研究.pdf

1、板式換熱器是一種高效緊湊的換熱設(shè)備，在多個工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的板式換熱器普遍存在著流動阻力高的缺點，限制了其應(yīng)用范圍的進一步擴大，為此本人所在課題小組提出了一種新型的板式換熱器--正六邊形球面肋板式換熱器。
　　 首先，采用數(shù)值模擬的方法對此種板式換熱器進行傳熱和流動阻力特性研究。分別針對兩流體換熱以及三流體換熱建立了相應(yīng)的物理模型，并劃分了非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，以水為換熱介質(zhì)，在一定的進口溫度下，模擬得到了一系列

2、工況下正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和流動性能。將計算結(jié)果無量綱化，整理并擬合得到了正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱準(zhǔn)則方程式以及摩擦系數(shù)方程式。為了解換熱器內(nèi)部的傳熱和流動狀況，處理生成了內(nèi)部速度場和溫度場圖，發(fā)現(xiàn)其速度場比較均勻，且溫度場變化平緩，說明板片結(jié)構(gòu)比較合理。
　　 然后，對正六邊形球面肋板式換熱器進行了傳熱和流動性能的實驗研究，測得了一系列工況下的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)由球面肋組成的近似螺旋通道賦予正六邊形球面肋板式換熱器

3、較好的傳熱性能以及較低的壓降損失。通過等流速法分離總傳熱系數(shù)，整理得到了傳熱準(zhǔn)則方程式和摩擦系數(shù)方程式。將其與常見的人字形板式換熱器的實驗結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)正六邊形球面肋板式換熱器具有更好的傳熱流動綜合性能。對比實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者比較接近，吻合程度較好，驗證了本文數(shù)值模擬的正確性和可靠性。
　　 最后，對正六邊形球面肋板式換熱器進行了初步的優(yōu)化設(shè)計。首先研究了流動方式和板片的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)（波高、波距和球面半徑）對流動傳

4、熱性能的影響，計算并分析了逆流60、順流60和短路流三種情況下正六邊形球面肋板式換熱器的傳熱和阻力性能，逆流60和順流60時的各項性能都十分接近，而短路流時性能明顯偏低。對比計算了不同波高、球面半徑以及波距下正六邊形球面肋板式換熱器的流動阻力和傳熱性能變化趨勢，波高和球面半徑的增加，都會使傳熱性能增強，摩擦系數(shù)增加，而波距增加時，傳熱性能降低，摩擦系數(shù)也隨之降低。選用單位流程冷熱流體壓降之和所對應(yīng)的傳熱系數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，綜合考慮流動方式