人字形板式换热器波纹通道流动及传热机理研究.pdf

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1、硕士学位论文人字形板式换热器波纹通道流动及传热机理研究STUDYONTHEFLOWANDHEATTRANSFERMECHANISMINTHECORRUGATEDCHANNELOFCHEVRONPLATEHEATEXCHANGER王茜哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK52学校代码：10213国际图书分类号：621.5密级：公开工学硕士学位论文人字形板式换热器波纹通道流动及传热机理研究硕士研究生：王茜导师：李炳熙教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TK52U.D.C:621.5DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONTHEFLOWANDHEATTRANSFERMECHANISMINTHECORRUGATEDCHANNELOFCHEVRONPLATEHEATEXCHANGERCandidate：WangQianSupervisor：Prof.LiBingxiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceinEngineeringSpeciality：PowerEngineeringan

3、dEngineeringThermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要人字形板式换热器是一种常用的换热设备，其结构紧凑且传热性优异，近些年来得到了迅速发展。但同时也存在着流动阻力大、承压能力差等缺点，因此深入研究人字形板式换热器波纹通道流体流动及传热的内在机理和规律对高效换热器的设计和开发具有重要的现实意义。本文建立人字

4、形板式换热器波纹通道二维物理模型，确定数学模型及网格划分方式，在稳态及非稳态下模拟结果与实验数据误差范围为3.45%~8.92%，验证模型可靠。在稳态模拟中，针对波纹高度H=3、4.5和6mm，波纹间距λ=8、11和16mm，Re=2000~9000范围内进行研究。分析在雷诺数和结构参数变化的影响下，沿波纹通道凹凸壁面平均及局部表面特征数，以及内部横向剖面上流体局部速度、温度及湍动能的变化规律。结果表明，增加雷诺数和波纹高度，减小波纹间距可以增加凹凸壁面的一并使Nux曲线整体上升；而减小雷诺数和波纹间距，增加波纹高度可以增加凹凸壁面的f并使fx曲

5、线整体上升。沿凹壁面侧涡流主要发生在流道的前部和中部，尾部几乎不存在涡流。在非稳态模拟中，针对波纹高度H=3、4.5和6mm，波纹间距λ=8、11和16mm，Re=600，t=0.25T、0.5T、0.75T和T时进行研究。分析在流动时间和结构参数变化的影响下，非稳态下不同时期沿波纹通道凹凸壁面平均和局部表面特征数的分布规律以及波纹通道间涡旋、流动和传热参数的演化规律。结果表明，随着时间的增加，剧烈运动的小结构尺度涡流逐渐破裂，融合成稳定低速的大范围回流，同时温度边界层逐渐变厚。增加波纹高度和减小波纹间距都能够增大涡流产生的范围和流动的剧烈程度，同时也会加剧

6、局部高温现象，并且使得流道内压力分布不均匀。关键词：板式换热器；波纹通道；强化换热；传热机理；数值模拟-I-AbstractAbstractThechevronplateheatexchangerisacommonlyusedheatexchangedevice,whichhasacompactstructureandexcellentheattransferpropertiesandhasbeenrapidlydevelopedinrecentyears.However,therearealsodisadvantagessuchaslargeflowres

7、istanceandpoorpressurecapacity.Therefore,itisofgreatpracticalsignificancetodeeplystudytheinternalmechanismsandlawsoffluidflowandheattransferinthecorrugatedchannelofchevronheatexchangers.Inthispaper,two-dimensionalphysicalmodelsofthecorrugatedchannelofthechevronplateheatexchangerare

8、established,anddeterminedt