收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

印刷板式换热器强化换热理论分析与实验研究

贾丹丹  
【摘要】:印刷板式换热器(Printed circuit heat exchanger,PCHE)作为一种高效紧凑的新型微通道换热器在工业领域中逐渐得到重视和应用,因此如何提高PCHE的换热性自然能成为国内外众多学者的研究重点。其内部微细流道内的复杂对流换热过程是研究PCHE换热性能的关键,但是目前国内对该类换热器强化换热技术的研究十分缺乏。本文采用理论分析与实验研究相结合的方法,以超临界LNG为工作介质,对该介质在PCHE内不同流道形状以及不同几何结构的微细流道内的流动与换热特性进行了深入细致的分析与研究,探究PCHE流道内强化换热的方法。因此本课题的研究具有重要的理论和现实意义。本文首先以直径为1.5 mm且弯曲角度不同(θ=0°~45°)的半圆形微细流道为研究对象,运用数值分析技术手段研究了不同质量通量条件下的超临界LNG在微细流道内的流动与换热特性。研究参数包括各个工况对流换热过程中的工质的温度、速度、对流换热系数h、Nu数以及压降的变化。研究结果表明:与直流道相比,流道的周期性弯曲会使对流换热能力明显提高。在其他条件均一致的条件下,超临界LNG的对流换热能力随着流道弯曲角度的增加而增大,但同时也会带来压降不同程度的增加。通过综合比较对流换热系数和压降,发现超临界LNG在弯曲角度为15°的流道内具有较佳的综合流动与换热特性。而在流道弯曲角度不变的条件下,质量流量的增加虽然也会带来较大的压力损失,但是其对流换热能力的增加更占优势。因此在本文研究范围内,质量通量较大时,超临界LNG在不同弯曲角度的流道内表征出较好的综合流动换热特性。其次,研究了在传统PCHE流道内加入翼形翅片对其对流换热的强化作用。通过对比超临界LNG在水力直径相同的直流道和翼形翅片流道内的流动与换热性能可知,在相同质量流量条件下,直流道的Nu/Eu值远小于加入翼形翅片的流道。随着质量流量的变化,二者之间的差异最大可达到51.07%,最小为46.2%,说明在流道内加入翼形翅片可达到明显的强化换热效果。在此基础上还对超临界LNG在不同翼形翅片的布置形式的流道内的流动与换热特性进行了研究。计算结果显示,翅片交错布置更有利于传热的进行以及形成更均匀的流场,且翅片间的交错距离Ls越大工作介质的综合流动换热性能越好。此外,对流换热系数h随着翼形翅片间的垂直距离Lv的减小而增大,但是压降也随之大幅度增加。通过比较Nu与Eu的比值,发现翅片间的垂直距离Lv越大超临界LNG的综合换热能力越强。因此,超临界LNG在翼形翅片交错稀疏布置的流道内具有更好的流动与换热特性。最后,在理论分析和数值模拟的基础上,设计和搭建了以翼形PCHE为核心换热设备的低温高压汽化系统实验平台。考虑到LNG具有易燃易爆的物理性质,出于安全性等因素考虑,本实验系统选取超临界氮代替超临界LNG。实验结果表明:系统压力越小,超临界氮在翼形PCHE内的湍流强度越强,更有利于传热,但同时也会带来较大的压降。在不同的压力条件下,翼形PCHE的总传热系数在850~2600W/m2K范围内变化,且其传热效能最高可达98%左右,说明该换热器可在超高压超低温条件下正常运行且具有很好的换热性能。此外,在压力一定的条件下,超临界氮的质量通量越大,翼形PCHE的总传热系数U越大,说明大质量通量下该换热器的换热性能越好。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 韩冰;徐之平;;强化换热的方法及新进展[J];能源研究与信息;2008年04期
2 姚刚,杨泽亮;纵向涡强化换热的实验研究[J];实验力学;2001年02期
3 郑军,曾丹苓,王萍,高虹;利用流体脉动强化换热的试验研究[J];热科学与技术;2003年03期
4 殷立勇;张润来;;一种新型强化换热结构[J];化学工程与装备;2010年12期
5 吉桂明;;强化换热结构的工业应用[J];热能动力工程;2012年05期
6 胡枭;夏德宏;任玲;郭美荣;;蜂巢式金属扩展表面强化换热插件的开发[J];中国有色冶金;2012年06期
7 张艾萍;姚凯;徐志明;;强化换热管中超声空化对场协同的影响[J];工程热物理学报;2013年02期
8 董芃,郝平;换热器人工粗糙壁面强化换热研究[J];流体工程;1988年11期
9 李淑英,李兴泉,王乃华;管内流体脉动对强化换热的影响[J];山东建筑工程学院学报;1998年04期
10 王增辉,贾斗南,刘瑞兰;狭缝通道两相流强化换热研究综述[J];热能动力工程;2002年04期
11 杨俊兰,马一太;管内插物强化换热性能分析及应用[J];动力工程;2004年03期
12 钱吉裕;平丽浩;徐德好;;丁胞结构强化换热机理的场协同分析[J];热科学与技术;2007年03期
13 李瑞;何雅玲;楚攀;雷勇刚;;丁胞型强化换热管的数值模拟[J];工程热物理学报;2008年11期
14 何雅玲;雷勇刚;田丽亭;楚攀;刘占斌;;高效低阻强化换热技术的三场协同性探讨[J];工程热物理学报;2009年11期
15 张国立;杨立;孙丰瑞;张健;;管内插入网状肋强化换热的数值研究[J];动力工程学报;2010年02期
16 耿铁;闫丽群;;人为粗糙度强化换热技术研究概述[J];机械设计与制造;2011年02期
17 霍喜军;刘巨保;张强;;内外流动介质下强化换热管耦合传热数值模拟[J];石油化工设备;2011年03期
18 马小晶;程伟良;崔春华;;扰流子强化换热的数值模拟分析研究[J];水力发电;2011年08期
19 宋文华;宋郁;;采暖散热器强化换热的研究[J];应用能源技术;1993年03期
20 白凤武,卢文强;潜热型热功能流体强化换热分析[J];工程热物理学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张同荣;欧阳新萍;姜帆;司少娟;;斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
2 贾臻;龚自力;邱金荣;;核级换热器强化换热方式对比与选择[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第3册)[C];2009年
3 陈建红;欧阳新萍;熊高鹏;姜涛;薛娜;;几种管外凝结强化管的传热试验及分析[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年
4 陶国龙;;基于降压核态沸腾相变一体化强化换热技术的脱硫工艺节水节能方案[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
5 祁小松;张华;武俊梅;;纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 祁小松;张华;武俊梅;;纵向涡发生器的强化传热作用与研究进展[A];上海市制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
7 孙振骑;;板式换热器汽-水直接换热的体会[A];全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C];1996年
8 唐永乐;李凌靓;;板式换热器的使用和维护[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
9 罗志平;吴春华;龚杰;郭定明;;板式换热器失效原因分析及维修方法[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(上册)[C];2010年
10 程珈宁;;板式换热器在高层建筑中的应用[A];全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C];1996年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段德荣;弹性管束流体诱导振动强化换热与疲劳强度研究[D];山东大学;2017年
2 郭剑;管内强化换热的理论和实验研究[D];华中科技大学;2012年
3 孟继安;基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用[D];清华大学;2003年
4 司洪宇;液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究[D];中国海洋大学;2011年
5 陶于兵;CO_2家用空调系统实验研究及换热器强化换热数值模拟[D];西安交通大学;2008年
6 郭春生;新型复合人字形板式换热器传热与流动理论分析及实验研究[D];山东大学;2012年
7 李冠球;板式换热器传热传质实验与理论研究[D];浙江大学;2012年
8 张冠敏;复合波纹板式换热器强化传热机理及传热特性研究[D];山东大学;2006年
9 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
10 吴华新;空气—水介质板式换热器流动与传热特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾丹丹;印刷板式换热器强化换热理论分析与实验研究[D];江苏科技大学;2017年
2 蔡楠;通道内非对称布置纵向涡发生器强化换热分析[D];河北工业大学;2014年
3 李亚飞;纽带管内流体强化换热及抗垢特性研究[D];郑州大学;2015年
4 贾宝光;新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究[D];郑州大学;2015年
5 夏荣涛;超声空化对强化换热效果影响的研究[D];东北电力大学;2016年
6 彭茗;基于电流体动力效应的矩形通道内强化换热[D];华北电力大学(北京);2016年
7 李世伟;除冰液强化换热研究[D];中国民航大学;2016年
8 吴文煜;气泡周期性弹跳扰动流强化换热物理机制的模拟研究[D];安徽工业大学;2016年
9 曲增杰;逆流湿式冷却塔风水优化匹配强化换热技术研究[D];东南大学;2016年
10 荣兵兵;基于超声技术的沉浸式换热器强化换热的研究[D];合肥工业大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 索双武;船用大型板式换热器 研发项目通过任务书评审[N];中国船舶报;2011年
2 刘一民 周正奇;板式换热器登上舰船[N];中国机电日报;2002年
3 记者 胡晓峰;铁白铜板式换热器通过评审[N];中国船舶报;2006年
4 郑开榜;首款铜合金板式换热器面世[N];中国有色金属报;2008年
5 实习生 苗玲玲本报记者 刘桂云;发展民族工业 打造国际品牌[N];吉林日报;2008年
6 颖文;扩能增产 转危为机[N];中国船舶报;2008年
7 驻市总工会记者 李目;工人先锋高子云[N];铁岭日报;2011年
8 本报记者 史晓斐;热电联产迎来全焊接时代[N];中国电力报;2009年
9 一萍;不锈钢钎焊板式换热器异军突起[N];中国机电日报;2001年
 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