螺旋板式换热器结构优化及传热特性研究.pdf

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1、第43卷第6期华北电力大学学报Vo1．43，No．62016年11月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityNOV．，2016doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2016．06．16螺旋板式换热器结构优化及传热特性研究程友良，韩健，杨星辉(华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071003)摘要：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螺旋形扰流体的工况进行数值模拟，并对换热效果较差

2、的扰流体工况进行进一步优化模拟。研究表明，在所研究的定曲率和变曲率两种螺旋形扰流体的5种布置方式中，两者均在布置方式5时效果最优；对比分析各参数后发现，定曲率螺旋形扰流体的换热效果更胜一筹。进一步对扰流体结构进行优化，当扰流体直径增加时，可以强化换热；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；结构优化；传热特性；螺旋形扰流体中图分类号：TK172文献标识码：A文章编号：1007—2691(2016)06—0102—09ResearchonHeatTransferCharacteri

3、sticsandStructuralOptimizationofSpiralPlateHeatExchangerCHENGYouliang，HANJian，YANGXinghui(SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Rationalmathematicalandphysicalmodelwerebuiltundertheguidanceoft

4、heoryofheattransferenhance—ment．AndtheoperationconditionofspirallikespoilerswhichwereaddedintotheflowchannelofthespiralplateheatexchangerwassimulatedbythesoftwareFLUENT．Optimizationsimulationwasmadefortheoperationconditionofspoilerswhichwereinefficientinheattra

5、nsfer．Studiesshowthatamongthefivekindsofarrangement，theheatex-changeeffectofarrangement5isoptimalfortheconstantcurvatureandvariablecurvaturespiralspoilers．Aftercompa—ringandanalyzingvariousparameters，itcanbefoundthattheheatexchangeeffectoftheconstantcurvaturesp

6、iralspoilerisbetter．Thestructureofspoilerisfurtherimproved．Itisfoundthatheattransfereffectisimprovedasthedi—ameterincreases，whichdemonstratesthatthediameterofthespoilerplaysaveryimportantroleinenhancingtheheattransferinthespiralplateheatexchanger．Keywords：spira

7、lplateheatexchanger；structureoptimization；heattransfercharacteristics；spiralspoilers价低及占地面积小等优点，故得到日益广泛的应0引言用。螺旋板式换热器由两张钢板卷制而成，板间均匀地装有定距柱，一方面起到支撑作用，另一方螺旋板式换热器是由瑞典的Rosenblad在面也加强了流体的扰动，达到强化换热的目的⋯。1930年首先提出的一种新型高效的板式换热器。刘宝庆等应用计算流体动力学(CFD)和数值传由于具有结构紧凑、传热效率高、自沽能力强、

8、造热学方法，建立了考虑可拆式螺旋板换热器(DSHE)内流动与传热的三维数学模型，分析了换热器内流体的流速、流向、流动状态以及换热器高收稿日期：2016一O3—11．度、流道间距、接管形式等流动与结构参数对传热基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目系数、系统压降及传热一压降性能系数E等参数(2016XS107)．第6期程友良，等：螺旋板