凹槽板式空氣預(yù)熱器性能的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、作為余熱回收的關(guān)鍵設(shè)備，板式空氣預(yù)熱器具有換熱系數(shù)高、壓力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、可模塊化生產(chǎn)安裝、大型化發(fā)展等特點，應(yīng)用前景十分廣泛。隨著化工裝置大型化技術(shù)的發(fā)展，特別是制氫行業(yè)的大規(guī)模的需求，同時國內(nèi)對板式空氣預(yù)熱器的研究較少，市場多數(shù)被國外廠商占據(jù)，因而對板式空氣預(yù)熱器的傳熱和阻力性能研究變得極為重要。
　　本文所研究的對象是與江蘇焱鑫公司合作研制的新型凹槽板式空氣預(yù)熱器。作為新產(chǎn)品的研發(fā)，測試其傳熱性能和阻力性能，得到傳熱系數(shù)和

2、阻力系數(shù)的關(guān)聯(lián)式，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計、投入生產(chǎn)十分必要。本文運(yùn)用正交實驗法和等流速法對板式空氣預(yù)熱器進(jìn)行了熱工性能測試實驗。正交實驗結(jié)果表明，隨著冷熱流體流速的增加，板式換熱器的總傳熱膜系數(shù)和阻力損失增大，溫度對結(jié)果影響不大；等流速法獲得了，在實驗工況范圍內(nèi)，該型空氣預(yù)熱器的努謝爾數(shù)Nu準(zhǔn)則式、傳熱因子j和摩擦阻力因子f和雷諾數(shù)Re的關(guān)系式。
　　運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法對實驗原型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩個方面進(jìn)行了探討分析。實驗原型的數(shù)值模

3、擬結(jié)果和實驗測試結(jié)果吻合度較好，相互驗證了結(jié)果的準(zhǔn)確性，說明數(shù)值模擬模型可以用來分析計算該型板式空氣預(yù)熱器的性能，當(dāng)雷諾數(shù)滿足3500≤Re≤28000時，可以采用模擬結(jié)果中的關(guān)系式來指導(dǎo)設(shè)計。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模擬改變板式空氣預(yù)熱器中凹槽結(jié)構(gòu)高度進(jìn)行了對比模擬分析，結(jié)果表明有凹槽結(jié)構(gòu)的空預(yù)器的綜合傳熱性能要優(yōu)于平板式空預(yù)器，凹槽高度為12mm的實驗原型的傳熱性能和阻力損失均小于凹槽高度為6mm的空預(yù)器模型。數(shù)值模擬結(jié)果為后續(xù)該型板式空氣預(yù)熱