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鳍片管传热特性的数值模拟与分析

吴国洪  
【摘要】: 对换热器中的主要换热元件的传热特性进行分析与研究有助于开发可靠、高效、经济的换热器结构。过去对换热器的研究主要通过实验的方法进行,对换热器及换热元件结构的设计也主要依靠工程技术人员的经验。但实验研究存在实验费用高、周期长、限制多和难以得到一些细节的参数信息等缺点。 随着当前计算流体力学、计算传热学以及计算机软硬件技术的不断提高,数值模拟已成为一种高效率、低投入、简洁方便的研究方法,越来越多的科学研究人员使用该方法进行科学研究。 本文主要从理论分析和数值模拟这两个角度对工作在余热锅炉中的H型鳍片管的传热特性进行了研究。 本文首先简单分析了鳍片管的特点、发展及研究应用现状,研究了鳍片管的工作机理。在前人的研究基础上提出了本文的研究方法,即采用有限元法对鳍片管的流动、传热特性进行研究。 根据H型鳍片管的结构特点和传热特性建立了有限元分析模型,参考其实际的工作条件,进行有限元模型的初始、边界条件的设置和载荷的施加。 利用该有限元模型进行数值模拟,得到了H型鳍片管的温度分布和管内外压力场、温度场、流场等细节,并简单分析其流动和传热原理。本文进一步计算分析了网格粗细对H型鳍片管计算结果的影响和H型鳍片管结构参数如基管壁厚、鳍片间距、鳍片高度、鳍片厚度等对其传热特性的影响,为H型鳍片管结构的设计和优化提供了一定的参考依据。简单模拟分析了H型鳍片管管内外工况对其传热性能的影响,为H型鳍片管工况的设置提供借鉴。 通过上述分析,本文阐明了工况和结构参数对H型鳍片管传热特性产生影响的内在机理,加深了对H型鳍片管工作过程的理解。对H型鳍片管的理论分析和实际应用都起到了积极的作用,对于H型鳍片管及换热器等相关设备的设计制造也有一定的指导意义。


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