【摘 要】
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板式换热器因为其占地小、传热系数高、寿命长且使用易于安装和清洗等的优点而广泛应用于各种工业领域。近年来板式换热器的各种类型、结构不断的发展,其中微型波纹板片有质
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板式换热器因为其占地小、传热系数高、寿命长且使用易于安装和清洗等的优点而广泛应用于各种工业领域。近年来板式换热器的各种类型、结构不断的发展,其中微型波纹板片有质量轻、传热效果好、散热性能好的优点,其应用于CO2捕集系统中的全焊接板式换热器更加高效有利。本文针对CO2捕集系统对换热设备的需求,设计了一种具有微型波纹板片构造的全焊接板式换热器。基于全焊接板式换热器微型波纹板片的传热特性以及流动性能,结合CFD软件研究选取了合适的波纹板片湍流模型以及常用的热力计算方法,通过Fluent对30°~80°的波纹倾角、4.2~5mm的波纹间距、0.2~0.8mm的波纹深度的波纹板片在不同速度下的传热和流动性能进行了数值模拟,得到了微型波纹板片的传热量和流动的速度场、温度场以及压力场的变化曲线图,综合数值模拟计算结果分析了压降、Nu、j、f和j/f对微型波纹板片传热和流动的影响,并且通过对板片参数和努塞尔数的计算和分析建立了一种包含三个参数的微型波纹板片换热准则方程,对微型波纹板片全焊接板式换热器产品设计开发以及应用提供了理论依据。搭建了全焊接微型波纹板片板式换热器水-水传热和流动性能试验平台,对优化的微型波纹板片进行了实验研究,验证了微型波纹板片数值模拟的准确可靠性,并根据实验的结果进一步拟合出了换热准则方程以及摩擦因子关系式。文章最后主要针对波纹倾角为45°、波纹间距为4.2mm、波纹高度为0.5mm的微型波纹板片进行了不同工质粘度的传热特性和流动性能的数值模拟,分析了不同工质粘度下的压降、Nu、j、f和j/f对微型波纹板片传热和流动影响,为优化微型波纹板片提供了坚实的依据。
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