低流阻高传热性能宽流道板式换热器研究

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1、分类号TK17学号1203841318学位论文低流阻高传热性能宽流道板式换热器研究作者孙海洋__________指导教师姓名王智伟教授李鹏高级工程师申请学位级别硕士专业名称建筑与土;论文提交日期2015.06论文答辩日期2015.06学位授予单位驀鮝走洗科弑大營1^.濟!丨丨.答辩委员会主席官燕玲阅人曹伟:。赵蕾本人郑m卢mm所早.交的学位论文是伐丨A.n:抒师m邙i讲it的研究「竹尽取得的研究成a尽我所知，除了文中己经标明引用的内容外，本论文不fa含其他个人或集体rA鈴发友成撰可过的研究成果，供不饵含本、或苁他人在花它羊位b中请学位或为其创丨機使川过的成染。与我问工作的M

2、志对本研宄所做的所釘贡献均L1在论文中作厂叫确的说明并表示r致谢。中请学R论文1;货料若有不实之处，本人承担一切相关责打.、论文作者签名：。f&关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅梭可以公布牮位论文的金部或都分内審，可以采用渺印、缩印或#其它篾制乎段倮存学位论文.(係密的论文在论文解密盾应遒岢此规燻）本人授权中圜攀术期刊>(光盘M)杂瀹社、中国科学挾术侑患研宄所筹单位将本學位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息

3、服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）西安建筑科技大学硕士论文低流阻高传热性能宽流道板式换热器研究专业：建筑与土木工程硕士生：孙海洋指导老师：王智伟教授李鹏高级工程师摘要随着我国经济快速发展，对能源需求量逐年上升。传统的燃煤锅炉不仅不可避免的产生大量的烟尘，造成雾霾等空气污染，并向大气中排放大量温室气体，而且热能级不匹配，煤是高品位能源，燃烧时温度可达上千度，而建筑物供暖需求只需要维持18C。二级出水属于低品位能，环境友好，水量巨大，蕴含了巨大的能量，能够满足供暖需求。热泵一

4、般采用直接提取和间接提取二级出水热量，而在直接提取过程中由于二级出水水质复杂容易腐蚀热泵机组，对机组长期运行不利；在间接提取中，目前运行的换热器中普遍存在换热系数不高、污垢生长过快或者运行费用偏高，没有按照污垢生长的特点进行运行。污水厂出水虽然达到了二级出水排放标准，但是取水口水质并非十分干净，比如用水高峰期污水量超过污水厂处理能力，以及下雨天导致污水量猛增，污水厂将采取直接溢流排放的措施，在这些情况下排放水中大尺度杂物都会增加。为了使系统长期运行，保护热泵机组，主要对间接式系统进行研究，对于二级出水这种污杂物水质不稳定的特点，对板式换热器采用宽流道的结构形式，可以有效防止

5、阻塞情况的发生，并通过结构优化达到高传热的目的。首先，本课题对宽流道板式换热器进行建模，使用计算流体软件FLUENT进行模拟，采用平均努谢尔数的方法来衡量换热效果，验证了模拟结果的可靠性，采用雷诺数分离法拟合出相关传热准则方程和欧拉方程。其次，通过研究二级出水生物黏膜的组成和特性，对换热器污垢生长影响因素进行分析，将生物膜污垢分为生长期和稳定期。在生物膜增长期，由污垢积聚预测模型得出污垢热阻生长的渐近型方程；在生物膜稳定期，拟合了污垢厚度和流速的关系，以此可以求出相关流速下的污垢热阻值。从板式换热器的传热原理和热力计算原理出发，推导了换热器面积计算、对数平均温差、总传热系数

6、以及西安建筑科技大学硕士论文流动阻力的计算公式，结合污垢热阻渐近型方程，开发了二级出水换热器设计软件，该软件能够对换热器污垢生长进行预测。最后，利用数值模拟对换热器结构进行优化分析，综合传热和流动特性27mm的流道间距比较好；运用三项指标对换热器不同板间距受污垢的影响进行评价，结合污垢生长特点得出如下结论：二级出水侧最佳运行流速为0.5~0.6m/s之间；通过变化蒸发器出水温度，对比各项参数可知，当蒸发器出水温度为8℃时,三项指标更好。关键词:宽流道，板式换热器，数值模拟，二级出水，优化设计课题来源：陕西省科学技术研究发展计划项目（2014XT-20）西安建筑科技大学硕士论

7、文StudyonawideflowchannelplateheatexchangerwithlowflowresistanceandhighheattransferperformanceSpecialty:ArchitecturalandCivilEngineeringGraduate:SunHaiyangInstructor:Prof.WangZhiweiLiPengSeniorEngineerABSTRACTWithChina'srapideconomicdevelopment,energydemandincr