收藏本站
《西安交通大学》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

换热器入口物流分配特性研究与优化设计

焦安军  
【摘要】: 板翅式换热器在航空、化工、空气分离、HVAC等工业领域得到广泛应用,它属于紧凑式换热器并具有小温差、高Ntu等特点。引起该类换热器整体效能下降的主要因素包括换热器内部的温度场分布不均匀、流场分布不均匀以及纵向传热。这三大影响因素对换热器整体效能的影响存在着一定的耦合关系,这种耦合主要体现在物流分配的不均匀会加剧换热器内部温度场分布不均匀和纵向传热,从而加剧了换热器整体效能的下降,所以物流分配不均匀性对换热器效能的影响在三者中是最主要的。因此如何改善换热器内部的物流分配,从而改善换热器整体效能的研究,一直得到了国内、外专家的共同关注。 引起板翅式换热器内部物流分配不均匀性的因素是多方面的,其中封头结构、导流片型式与导流角度、入口管管径等是引起其内部物流分配不均匀性的重要因素。因此对板翅式换热器入口管、封头结构、导流片结构进行研究,分析得到上述因素对换热器内部物流分配不均匀性影响的规律,进而对上述部件的结构型式进行优化设计,最后达到改善换热器内部物流分配的目的,这一研究具有重要学术价值与工程意义。 本文建立了模化研究板束单元体物流分配实验台,对目前工业设计中广泛使用的板束单元体进行了结构模化,以便研究其内部物流的分配情况。研究结果表明:目前空分系统中广泛使用的导流片与封头结构对入口物流分配产生较大不均匀,板束单元体内部通道的最大流速与最小流速之比高达3~6倍。研究还表明流体雷诺数对板束单元体截面物流分配均匀性的影响是非常严重的。 首次提出在导流区内部增设补液腔的设计思想,并定义了导流片结构参数h/H和物流分配不均性参数S。模化制作了6种不同导流角度、4种不同结构参数的导流片,实验研究了不同工况下,各种导流片结构对板束单元体截面物流分配不均匀性的影响,得到了不同导流角度、不同导流片结构参数h/H的物流分配不均性参数S与流体Re之间的关系曲线,并建立了拟合关系式。 首次提出二次封头概念,定义了当量截面积和当量截面直径来描述其流通结构特征,模化设计制作了三种不同封头结构并进行了实验研究,研究了入口管管径D、一次封头出口当量截面直径Φ1、二次封头出口当量截面直径Φ2三者之间的关系以及它们对板束单元体内部物流分配不均匀性的影响。结果表明:当Φ1 /D=Φ2/Φ1时,板束单元体截面物流分配最为均匀。通过实验研究建立了不同封头结构条件下,物流分配不均性参数S与流体Re之间的关系曲线,并给出了拟合关联式。 实验研究表明:通过对封头结构、导流片导流角度以及导流片结构参数等的优化组合设计,换热器入口物流分配特性得到了显著改善,板束单元体内部通道的最大流速与最小流速之比由原来的3~6倍降低到1.2~1.4倍。 建立了物流分配不均匀性对换热器整体效能影响的理论分析模型。分析表明:物流分配的不均匀性引起板翅式换热器整体效能的下降量随换热器的Ntu值的不同而变化,Ntu值越大换热器效能下降量越大。在分析实验数据的基础上,根据该模型可方便的计算由于物流分配的不均匀性引起的换热器整体效能下降量。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 童军杰;童巧珍;;“换热器原理与设计”教学方法探讨与思考[J];装备制造技术;2011年07期
2 刘宏;魏新利;;充分利用压降优化换热器设计[J];轻工机械;2006年04期
3 胡连营;;地源热泵技术讲座(四) 地埋管地源热泵系统[J];可再生能源;2008年04期
4 李国文;申振华;田丹;;大型低速回流风洞换热器设计研究[J];实验技术与管理;2011年03期
5 李志安;任克华;宿痴;;波纹管换热器设计标准介绍及相关问题的探讨[J];压力容器;2007年04期
6 罗明辉;陆恩锡;;逆向传热[J];化学工程;2010年05期
7 宋继伟;许明田;程林;;换热器分段设计方法的理论分析[J];科学通报;2011年13期
8 任泽民;李栋芳;;高尘烟气的余热回收新装置[J];湖南有色金属;1991年06期
9 陆博福;李学臣;杨丽;;不锈钢换热器设计与最佳壳体结构选择[J];一重技术;2006年01期
10 宋吉;郑钢;;浅谈高效房间空调器的换热器设计[J];家电科技;2008年09期
11 邱雄飞;毕新刚;刘盛田;翟悦;;CFD仿真分析在换热器设计中的应用[J];舰船科学技术;2008年S2期
12 史宝萍;恒压热容在换热器设计中的应用[J];山西科技;2003年05期
13 张和森;铝制板翅式换热器事故的分析与防范[J];深冷技术;2005年04期
14 管昌生;刘卓林;陈绪义;;地源热泵换热器可靠性设计方法研究[J];节能;2008年10期
15 朱军;管壳式换热器管束与管板连接问题的探讨[J];通用机械;2005年08期
16 王润明;王惠儒;;基于传热与压力损失的气-水换热器耦合设计[J];燃气涡轮试验与研究;2007年01期
17 邵世婷;王文;;变工况下微通道两相换热器性能模拟[J];传感技术学报;2008年02期
18 王宏伟;朱能;冯国会;于美静;;单户式供暖与热水供应共用系统供热装置研究[J];天津大学学报;2008年02期
19 宋云跃;;制冷装置换热器选型的经济合理性的研究[J];暖通空调;1981年03期
20 魏洛军;静态混合元件及其在换热器设计中的应用[J];化工设计;1998年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘京雷;徐宏;王学生;曹洪海;刘建书;袁云中;谭德淼;;高通量换热器的产业化研发[A];全国第四届换热器学术会议论文集[C];2011年
2 刘京雷;徐宏;徐鹏;曹洪海;刘建书;袁云中;谭德淼;;高通量换热器研制开发及应用[A];全国第四届换热器学术会议论文集[C];2011年
3 戴传山;李彪;王秋香;;氟塑料换热器研究进展[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
4 刘宏波;林志勇;张扬;彭晓峰;刘燕;;新型凝结换热器设计及实验[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年
5 程林;;基于场协同原理的换热器设计平台[A];新观点新学说学术沙龙文集38:热学新理论及其应用[C];2010年
6 戴传山;王秋香;孙平乐;;污垢对微管换热器用于发电系统的影响[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
7 毕文明;郭艳春;王琳;;地埋管地源热泵系统岩土体热物性参数研究[A];地温资源与地源热泵技术应用论文集(第三集)[C];2009年
8 邵乃宇;余晓明;徐亮;;翅片管式换热器设计计算及程序[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
9 高尧林;;对螺旋板换热器螺旋计算方法的比较研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
10 楼洪波;尹恒;许有师;毕文明;;浅层地热能冷、热响应测试仪测试及试验数据分析[A];地温资源与地源热泵技术应用论文集(第二集)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江洋;全新风风管送风式空调(热泵)机组国内领先[N];科技日报;2007年
2 蓬生;2001年空调卖什么?[N];中国电子报;2001年
3 刘超;功率器件担当空调节能大任[N];中国电子报;2007年
4 子君;海尔空调告诉我们什么[N];中国信息报;2000年
5 黄 纹;志高全面发动“京津攻势”[N];中国质量报;2004年
6 方怡;乙烯冷箱设计制造再跨新台阶[N];中国化工报;2004年
7 方怡 张国新;我国大型乙烯冷箱水平跃上新平台[N];中国石化报;2004年
8 ;志高推出三重 防护墙健康技术[N];中华工商时报;2004年
9 本报记者 胡拥军;装置周岁诞生三项纪录[N];中国石化报;2010年
10 方怡;张国新;杭氧大型乙烯冷箱制造能力“国际化”[N];中国工业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭江峰;换热器的热力学分析与优化设计[D];山东大学;2011年
2 徐坚;地源热泵U型埋管换热器的变周期模型研究[D];浙江大学;2010年
3 杨伟;U型竖直地埋管换热器热响应模型及其算法研究[D];湖南大学;2010年
4 周峰;两相闭式热虹吸管传热机理及其换热机组工作特性的研究[D];北京工业大学;2011年
5 姜波;振动强化传热机理分析及新型振动传热元件实验研究[D];山东大学;2010年
6 王冰;可拆式螺旋板换热器结构和传热的有限元分析与实验研究[D];浙江大学;2007年
7 宋继伟;球面不连续波纹板式换热器传热与流动特性研究[D];山东大学;2012年
8 夏翔鸣;基于能级分析和场协同原理的歧化系统节能技术研究[D];华东理工大学;2011年
9 雷海燕;地埋管相变回填材料的理论分析与实验研究[D];天津大学;2011年
10 王烨;封闭腔湍流自然对流修正k-ε模型及其应用[D];兰州交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冶;船用换热器流动与传热的三维流场数值模拟研究[D];上海交通大学;2013年
2 刘金盈;基于ASHRAE标准的换热器性能实验室设计[D];大连海事大学;2010年
3 朱祖文;地源热泵典型垂直地埋管换热器数值模拟研究[D];浙江大学;2013年
4 孔华彪;垂直埋管换热器换热性能研究[D];中南大学;2010年
5 林大煜;节能型烘干机及其节能装置监测系统的研究[D];华侨大学;2012年
6 吴毅;螺旋管桩基换热器数值模型[D];西华大学;2013年
7 杜次元;竖直埋管换热器传热计算方法研究[D];湖南大学;2010年
8 刘小冬;滩涂区地下埋管换热器的实验研究[D];青岛理工大学;2010年
9 许光第;高性能换热装置的设计及优化[D];华东理工大学;2013年
10 张训水;地埋管换热器性能分析方法及其软件开发[D];湖南大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978