基于cfd的燃气热水器性能研究

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1、国内图书分类号：TQ051．5国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级2011姓专二零一四年四月ClassifiedIndex：TQ051．5U．D．C：621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesiSSTUDYONTHEPEI己FORMANCEOFGASWATERHEATERBASEDONCFDGrade：2011Candidate：ZhouHaiyanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

2、ingSpeciality：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof．KeJianApr．2014西南交通大学曲南父遗大字学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并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。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密团，使用

3、本授权书。(请在以上方框内打“4”)学位论文作者签名：l习谢参够指导老师签名：嘲乡日期：加I中·j．罗日期：矽／舻。S．驴西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、建立了铜翅片管换热器的三维模型和数学模型，对其流动和换热进行了仿真分析，并提出了优化结构的方法。2、研究了翅片间距、翅片厚度以及管径对热效率的影响，对其取值给定了建议范围，指出翅片间距的影响最大。3、设计计算了一种不锈钢制人字形波纹扁管换热器，并对其进行数值计算，结果表明在槽宽为1．5mm时，换热

4、效果最佳，热效率为85．24％，温升为26℃，排烟温度为192℃，达到了国家标准。同时其性能较铜翅片管换热器有所提升，在一定程度上降低了热水器的生产成本。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。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研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：1日期：沙f毕．j．旷西南交通大学硕士研究生学位论文翌!要摘要

5、本文以燃气热水器的核心部件——换热器作为研究对象，分析了现有的由铜翅片管换热器构成的燃气热水器的传热过程，以此为基础通过数值模拟的方式分析了某一机型上的铜翅片管换热器内部流体的流动和换热情况，对其结构提出了改进意见，进一步的为了提升燃气热水器性能和降低生产成本，设计计算了一种不锈钢制人字形波纹扁管换热器，并对其进行了数值模拟，理论上证明了其可行。本文主要做了以下工作：(1)通过合理的假设和简化模型，利用AnsysCFX软件对铜翅片管换热器内的烟气流动和换热情况进行了分析，发现在管子背风面存在涡流漩涡区域，

6、削弱了换热，提出在该区域打孔或改变为凸起形状的改进意见。另外还研究了翅片厚度、翅片间距和管径对热效率的影响，对它们的取值范围作了估计，并指出翅片间距的影响最大。(2)通过前面的分析知道了铜翅片管换热器的结构缺陷，在此基础上设计计算了一种不锈钢制人字形波纹扁管换热器，初步确定其结构形式，并对其进行仿真模拟，结果表明人字形波纹起到了强化传热的作用，但同时也使流体在一部分区域形成较大的涡流漩涡区域，使得换热削弱。为此提出了增大槽宽和改为梯形槽两种改进方案，、对比发现梯形槽在改善流动和换热状况的同时，由于扩展的换

7、热面积减小，对整体的换热效果提升不大，而当槽宽增大到1．5ram时具有较好的传热效果，有效改善了整机热效率。(3)人字形波纹扁管换热器最终模拟结果为：热效率为85．24％，温升为一26℃，排烟温度为192℃，达到了国家标准，理论上证明其可行。同时和原有的铜翅片管相比其性能有所提升，体积增大但不锈钢价格低廉，一定程度上也可降低生产成本。关键词：燃气热水器；换热器；铜翅片管；人字形波纹扁管；数值模拟；西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractTheresearchobjectofthepaperi

8、sheatexchangerwhichisthecorecomponentofgaswaterbeater．First，thepaperanalyzestheheattransferprocessofgaswaterheaterwhicharemadebythecopperfintubeheatexchanger．Onthisbasis，thepaperanalyzestheinternalfluidflowandbeattr