板式换热器波纹参数优化的数值模拟试验研究
板式换热器是一种紧凑型的换热器，它具有换热系数高、结构紧凑、容易拆沈等优点，近几十年来得到了广泛应用，但同时也存在流动阻力大等缺点。研究板式换热器性能的目的就是要提高换热效果和降低流动阻力，并寻求换热与压降的最佳匹配。为了综合考虑波纹几何参数波纹倾角、波纹法向节距、波纹高度对板式换热器换热与压降的交互影响，本文采用数值模拟的研究方法，对人字形板式换热器进行了均匀试验研究，主要研究内容如下：
(1)采用均匀设计软件Udsetup3.00建立了包含波纹倾角、波纹法向节距、波纹高度在内的3因素12水平的试验方案，运用数值模拟软件数值模拟软件Gambit2.4，建立了三维几何模型并进行网格划分，最后，运用Fluent6.3对模型进行了数值计算。结果发现，在本文的操作条件下，板片内流体的流动型态由“十字交叉流”向“曲折流”转变受到波纹高度的影响比较大，受波纹法向节距的影响则较小；换热的好坏与压降的大小并不完全取决于流道内流体的流型是“曲折流”还是“十字交叉流”，还要受到当量直径、波纹法向节距、波纹倾角、速度分布等因素的影响。
(2)利用综合性能参数ψ=Nu/ζ1/3，对板式换热器进行性能评价，并对板片波纹几何结构进行优化，得到换热与流动阻力最佳的的板片结构为：β=60°、P=10.0mm、H=4.4mm，该板片的综合性能参数是生产中应用较多的几何结构为β=65°、P=11mm、H=3mm的板片的1.2倍。
(3)对优化后的板片在名义流速为0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s、0.6m/s、0.7m/s、0.8m/s、0.9m/s、1.0m/s时进行了大量的数值计算。结果发现，板间通道内流体的流型只与板片的波纹几何结构有关系，与流体的流速无关。从综合性能参数来看，增加流速可以起到强化传热的效果。
板式换热器;均匀设计;数值模拟;综合性能参数
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
贾志刚
2010
中文
TK172
61
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）