探索热传导对微型错流换热器换热性能影响的数值研究

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1、天津大学硕士学位论文热传导对微型错流换热器换热性能影响的数值研究姓名：牟薇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢201006摘要微通道换热器是一种高效换热设备；与普通换热器相比，微型换热器体积小，传热系数高，具有广泛的应用前景。微型换热器的实验研究存在较大的难度，而数值模拟则是深入研究微型换热器的重要方法。本文采用通用商用软件FLUENT模拟了微型错流式换热器(MCHE)。与传统换热器不同，微型换热器固体材料内部沿流体流动方向的热传导会显著地影响换热性能，而以往针对这方面研究是非常有限的。?在本文中，通过数值模拟的

2、方法研究了热传导对微型错流换热器换热性能的影响，并建立了三种简化模型进行考察，分别为平板式MCHE简化模型、方截面通道MCHE简化模型以及圆截面通道MCHE简化模型；分析了操作流速、间壁厚度、加工材料的导热系数、通道内径等因素等对MCHE总换热系数、换热有效性系数、局部努塞尔数分布及温度场分布等的影响。研究结果表明轴向导热会显著影响MCHE的换热性能，降低总传热系数。增大操作流速可减小轴向导热的影响。同种流体通道之间径向导热和冷热流体通道之间的轴向导热对整体换热存在着负面的影响，应综合考虑同种流体通道之间的径向导热与冷热流体

3、通道之间的径向、轴向导热作用。MCHE加工材料的导热系数、流体通道内径、间壁厚度等因素对其换热性能均有显著影响，应优化选择。关键词：微型错流换热器，轴向导热，数值研究，总传热系数ABSTRACTMiniheatexchangerisakindofhighefficientheat—exchangeequipmentandhasfoundapplicationsinmanyhighlyspecializedareas．Comparedwiththetraditionalheatexchangers，miniheatexchan

4、gerhassmallersizebutmuchhigherheattransfercoefficient．Duetothedifficultiesintheexperimentalstudyofminiheatexchanger，thenumericalsimulationisanimportantapproachtoresearchofminiheatexchangers．Inthispaper,asolutionprocedureforsimulationoftheminicross-flowheatexchanger

5、(MCHE)hasbeenimplementedintoacommercialCFDpackage(FLUENT)．Differentfromthetraditionalheatexchanger,inaminiheatexchanger,theheatconductioninthematerialinthedirectionofthefluidflowmayhaveasignificanteffectontheperformanceoftheheatexchanger．However,limitedresearchhasb

6、eendoneontheheatconductioneffectforMCHE．Inthiswork,numericalsimulationofheatconductioneffectonheattransferforminicross．flowheatexchangerisperformed．ThreekindsofsimplifiedmodelsforMCHEareusedinthenumericalsimulation：theplatesimplifiedmodel，thesquare—section-channels

7、implifiedmodelandthecircle·section—channelsimplifiedmodel．Theinfluencesofthepartitionmaterialthicknessanditsheatconductivityaswellasvelocitiesofthefluid011theheattransfercoefficientandheattransfereffectivenessarestu．died．ThedistributionoftemperatureandlocalNuisalso

8、investigated．．Thesimulationresultsindicatethattheaxialheatconductioninthepartitionmaterialbetweenthestreamsdegradeseffectivelytheperformanceofthe