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基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟

崔立祺  
【摘要】: 板式换热器是一种高效紧凑的换热设备,它的应用几乎涉及到所有的工业领域,而且其类型、结构和使用范围还在不断发展。近年来,焊接型板式换热器的紧凑性、重量轻、换热性能好、初始成本低等优越性已越来越被人们所认识,因此人们纷纷对板式换热器内流动状态和换热机理展开研究。随着CFD(Computational Fluid Dynamics)技术发展日趋成熟,使对流体内部温度场、压力场以及速度场的分布研究变得可行,鉴于此,本文应用CFD软件对人字形波纹板式换热器进行数值模拟,在此基础上又进行了实验研究及实验数据与数值模拟的对比分析。具体进行了以下四个方面的工作: (1)基于板式换热器流动与换热机理,运用CFD商用软件FLUENT构建人字形波纹板式换热器计算模型,并进行网格划分,通过热力学与流体力学分析完成边界条件的设定以及湍流模型的选取; (2)对不同波纹倾角β、波纹深度h、波纹间距λ等几何参数的板式换热器进行数值模拟,得到温度场、压力场、速度场,并利用计算结果拟合各几何参数与努塞尔数Nu、压力降Δp之间的关系曲线。将结论与文献所得结论进行了对比,验证了数值模型的准确性; (3)设计并搭建一套板式换热器水-水换热测试系统,通过改变进入换热器的流体温度和流量,得到了一系列不同工况下的实验数据; (4)在已建立的数值计算模型基础上构建人字形波纹板式换热器的整体计算模型,对具体型号板式换热器进行数值模拟,获得板式换热器内部温度场、压力场以及速度场,并以此分析该板式换热器性能,同时将数值计算结果同实验值进行比较,验证了计算模型的准确性。


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