新型蜂窝螺旋板式换热器数值模拟及优化

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheNumericalSimulationAndOptimizationOntheNewCellularSpiralPlateHeatExchangerByYiweiWangSupervisor：Prof．DingbiaoWangA．P．ZhaohuiGuPowerEngineering一SchoolofChemicalEngineeringandEnergyApril，2014原创性声明本人郑重声明：所呈

2、交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：王屹磷日期：矽Ⅳ年6月1日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全

3、部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：王抠纬日期：纠6f年6月＼日关于同意使用本人学位论文的授权书中国科学技术信息研究所是国家科技部直属的综合性科技信息研究和服务机构，是国家法定的学位论文收藏单位，肩负着为国家技术创新体系提供文献保障的任务。从六十年代开始，中国科学技术信息研究所受国家教育部、国务院学位办、国家科技部的委托，对全

4、国博／硕士学位论文、博士后研究工作报告进行全面的收藏、加工及服务，迄今收藏的国内研究生博／硕士论文已经达到100多万册。学位论文是高等院校和科研院所科研水平的体现，是研究人员辛勤劳动成果的结晶，也是社会和人类的共同知识财富。为更好的利用这一重要的信息资源，为国家的教育和科研工作服务，在国家科技部的大力支持和越来越多的专家学者提议下，中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司承担并开发建设了《中国学位论文全文数据库》的加工和服务任务，通过对学位论文全文进行数字化加工处理，建成全国最大的学位论文全文数据库，并进行信息服

5、务。本人完全了解《中国学位论文全文数据库》开发建设目的和使用的相关情况，本人学位论文为非保密论文，现授权中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务(包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等)，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。论文题目：堑型蝰寓螺旌题式逸垫墨麴值搓熬丛馑丝毕业院校：整趟太堂毕业时间：2014生6旦论文类型：博士论文口硕士论文团博士后研究报告口同等学力论文口授权人签字：互乞纬日期：2014年6月摘要换热器的优化改进对能源节约和能源综

6、合利用率的提高起着非常重要的作用，研制高效紧凑的新型换热器成为国内外学者研究的热点。本文提出椭圆型蜂窝、菱型蜂窝、液滴型蜂窝等三种蜂窝结构的螺旋板式换热器，研究蜂窝结构对螺旋板式换热器的传热和阻力性能的影响。采用数值模拟的方法，分析其强化传热的特性和机理，希望能获得一种传热与阻力性能综合优化较好的新型螺旋板式换热器。本文的研究内容和结论如下：(1)根据流体在螺旋形流道的流动与传热特点，建立了蜂窝螺旋板式换热器板传热元件的物理和数学模型，选择采用Realizablek-￡模型进行数值模拟，并用实验结果对模拟结果进行对比以确

7、定模型正确性。(2)对圆柱型蜂窝螺旋板式换热器进行模拟，对其对传热和阻力性能影响进行细观分析，并同采用扰流柱以及传统的螺旋板式换热器进行对比，得出蜂窝结构对传热强化的原因。(3)对椭圆型蜂窝、菱型蜂窝、液滴型蜂窝、圆柱型蜂窝四种蜂窝结构的螺旋板式换热和采用扰流柱的螺旋板式换热以及传统结构的螺旋板式换热器六种结构的模拟结果进行对比，发现3000

8、尺寸R、L等对其传热性能和阻力性能的影响。Nu和厂均随着H增加而减小，考虑工艺和材料的影响，H取5到10mm。p越小Nu和厂越大，但p对M的影响很小。R的增加导致Nu和厂变大。L则与R有一个对应的极值，无论是增大还是减小都会导致Nu和．厂的增加。(5)用workbench软件完成换热器的参数化建模、计算及分析过程，研