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《西安科技大学》 2009年
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插入扰流元件换热器换热特性数值模拟研究

李丽霞  
【摘要】: 近年来由于生产和科学技术发展的需要,换热器强化传热技术已得到较大的发展,并且广泛地应用于工业生产的各个领域,研究其性能以便设计出更新颖的高效换热器,是高效利用能源及开展节能减排的有效措施。 本文开发了一种新型插入扰流元件管式换热器,并利用Fluent商业软件在不同雷诺数条件下,对九种不同结构尺寸的插入扰流元件换热管的换热及流动特性进行了三维数值模拟。 首先,通过模拟和分析流道内流体温度场、压力场和速度场,得到扰流元件换热管的强化换热机理。通过改变弯曲弧度和列间距设计了九种不同结构形式的模型,对这九种模型进行数值模拟和数据分析,并绘出各种情况时换热管的参数曲线图,从而得出弯曲弧度和列间距对换热管换热及流动特性的影响,以及其换热和流动阻力达到最佳匹配时扰流元件最佳弯曲弧度和列间距组合。其次,将扰流元件换热管和光管在相同条件(雷诺数Re=391~11720)下的换热与流动特性进行模拟计算,通过对模拟结果的对比分析,证明了扰流元件换热管具有较好的强化换热效果。通过与实验数据的比对,得出数值模拟结果与实验结果基本吻合的结论,从而验证了数值模拟的可靠性。 最后,将优选出的最佳规格扰流元件换热管和波纹管(波长/波高即λ/ H=7.0)的换热与流动特性进行了综合评价与分析,得出:在考虑泵功率消耗的情况下,扰流元件换热管在雷诺数Re=1600~4800时的换热效率比波纹管略高,在雷诺数Re≤1600和Re≥4800时,与波纹管的换热效率很接近。但插入扰流元件换热管在制造工艺上具有加工方便、固定灵活等优点,比较适合对现有换热器的改造。所以,该种换热管在一定程度上具有广泛的应用空间。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TK124

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