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涡流发生器在圆管管片式换热器中的应用研究

张金凤  
【摘要】: 圆管管片式换热器在工程领域中有广泛的应用,包括空调、工业气体加热器和冷却器等。在圆管管片式换热器的典型应用中,气侧热阻一般占总热阻的90%以上,因此研究增强气侧换热的传热性能已经成为一个重要课题。作为被动式的强化传热方式之一的涡流发生器,由于其能够提高换热设备效率的同时,可以减少设备的重量和体积,而且不需外加的动力消耗,所以正在被越来越广泛地应用到工业生产中。本文的研究目的是将涡流发生器应用在圆管管片式换热器中,以减小其气侧热阻,从而提高换热器的换热效率。 取圆管管片式换热器中的一个传热单元,其简化模型为矩形通道中布置三排圆柱,以此模型作为比较的基准模型。在基准模型的基础上,布置涡流发生器作为强化传热的措施,从而改变流场的流动结构,减小原来通道中的换热薄弱区,提高换热的整体效率。 本文利用标准k -ε湍流模型分别对基准模型和布置涡流发生器的矩形通道进行数值模拟,对比分析了两种模型的速度场、温度场、压力场以及涡量场;又对两种物理模型进行了大涡数值模拟,分析了流场的瞬态特性,归纳总结了涡流发生器的强化传热机理,为以后在工程实际中的应用提供了理论基础。


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