板式换热器结构优化及传热特性研究

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5、程热物理专业：动力工程所在学院：能源动力与机械工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TK172U.D.C:62-3ThesisfortheMasterDegreeResearchontheHeatTransferCharacteristicsandStructuralOptimizationofPlateHeatExchangerCandidate：YangXinghuiSupervisor：Prof.ChengYouliangSchoolofEnergyPower

6、andMechanicalSchool：EngineeringDateofDefence：March,2015Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity摘要摘要换热器作为一种实现热量传递的基本换热设备，现已广泛应用于日常的生活、生产领域中。其中螺旋板式换热器也因高效传热、结构紧凑、自冲刷、低成本以及热损小等优点受到重视。随着产业科技和生活水平的不断提高，常规能源的使用消耗也随之快速增长，鉴于此，如何提高换热器性能，来降低能耗已显得尤为

7、重要。本文基于强化传热理论，通过建立合理的数学模型和物理模型，运用FLUENT数值模拟软件，对螺旋板式换热器流道中添加圆柱形、螺旋形和锥形扰流体的工况进行数值模拟，进而对换热效果好的扰流体工况进行进一步优化模拟。依据数值模拟结果，结合强化换热理论，对各结构进行综合比较分析，从而选择最优结构。研究表明，在所选取的圆柱形扰流体五种布置方式中，布置方式5的换热效果最优；在所研究的定曲率和变曲率两种螺旋形扰流体的五种布置方式中，两者均在布置方式5时效果最优；锥形扰流体位置的变化对各参数的影响不大。更进一步地对比分析各参数后发

8、现，在圆柱形、螺旋形和锥形扰流体中，定曲率螺旋形扰流体的换热效果更胜一筹。对圆柱形和螺旋形在一定布置方式下的结构进行进一步优化后分析发现，扰流体直径不变、降低高度时，换热效果未改善；扰流体高度不变、减小直径时，换热效果同样未得到改善，而增大直径时，换热效果得到了改善；从而说明扰流体的直径在增强换热效果中起着很重要的作用。关键词：螺旋板式换热器；