新型凹坑凸胞板式换热器传热与流阻性能的数值研究

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1、目录3球面凹坑凸胞传热单元的性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．1传热单元的几何参数与计算工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．2数值模拟结果的场态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．3各参数对球面凹坑凸胞传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．303．3．1凹坑凸胞高度对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯303．3．2凹坑凸胞直径对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．3．3凹坑凸胞横向间距对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯333．3．

2、4凹坑凸胞纵向间距对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯353．3．5流道高度对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯363．3．6上下板凹坑凸胞的纵向间距对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯383．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394新型凹坑凸胞传热单元的性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l4．1梭型凹坑凸胞传热单元的性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．1。】模型的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．1．2几

3、何模型和边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．1．3数值模拟结果的场态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．1．4梭型凹坑凸胞梭角与高度对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．2重叠凹坑凸胞传热单元的性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．2．1模型的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．2．2几何模型与边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．2．3数值模拟结果的场态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯464．2．4小凹坑凸胞高度对传热单元的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．3三种模型的对比分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯494．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯525．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．525．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53Ⅵ目录参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57VⅡ1绪论l绪论1．1研究背景与意义换热器是实现不同冷热介质问热量传递的通用设备，既是余热回收装置，也是工艺过程设备，被广泛应用于化工、石油、冶金、电力、食品、轻工及日常生活中，是非常重要的工艺设备之一。其性能对于提高能源利用效率，维护系统运行的可靠性与经济性，以及保证产品质量都起到了至关重要的作用。特别在当今社会，随着工业化的快速发展，能源需求的日益增加与其本身有限的储存量之间的矛盾已经越来越尖锐，新的节能技术的探索与现有能源利用率的提高已经成

6、为世界性的研究课题之一。因此，合理设计并改善换热设备的性能、开发新型换热设备对能源的有效利用和缓解能源危机有着十分重要的意义。作为一种紧凑高效的换热设备，板式换热器已经有100多年的历史。在1878年，由德国人发明，但是直到1923年才真正进入其工业应用的阶段【1】。板式换热器具有换热效率高、易拆洗、结构紧凑、重量轻等优点，近年来已经在石化、冶金、空调、采暖和生活等诸多领域得到广泛应用。板片作为实现热量传递与动量转换的载体，其传热和阻力性能的好坏直接影响到板式换热器性能的高低。现有的板式换热器以人字形

7、板片为主，但其流动阻力和功耗一般也较大，这就很大程度地限制了其工程应用价值和范围。因此，提高传热效率，降低阻力损失，提高其综合传热性能成为板式换热器的研究重点。针对现在板式换热器的局限性，设计一种换热与流动更匹配的新型换热板片具有重大的实际意义与商业价值。在板式换热器板片上设置障碍物能起到强化流道内传热，提高综合传热性能的重要作用。随着板式换热器的发展，出现了肋片、波纹槽、针翅、凹槽、凹坑、凸胞等强化结构。其中，凹坑和凸胞结构在强化换热的同时，流动阻力增加不大，所以凹坑凸胞板引起了国内外的重视。如果凹

8、坑凸胞板式换热器能成熟地应用于工程实践中，则可望提高诸多领域的技术水平。但进口价格昂贵和国内技术不成熟等原因，阻碍了其在国内工程实践的广泛应用。因此探索凹坑凸胞板换热器内部流动换热机理，不同结构参数对板片性能的影响很有必要。1绪论目前国内主要是先根据经验设计出一种新型板片，然后通过实验方法研究其性能。这种方法耗资大、周期长，具有盲目性。数值模拟方法能够在大量的结构参数中筛选较优方案，从而降低盲目性，缩短周期，降低成本，还能使研究人员较直观地了解换热器内部