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相比传统尺寸的换热器,小通道板式换热器在单位体积换热量、运行稳定性、制造成本、使用寿命等方面均具有很大优势。随着换热功率的不断增大,人们在继续开发传统的强化换热方式的同时,也在努力探寻更高效的强化传热方式。脉动流的研究和工程应用已发展为流体力学的主要分支。脉动流及其传热传质现象广泛存在于工程及生物系统中。脉动流能够有效地强化对流传热传质,在低雷诺数流动中增强流体掺混、防止污垢形成、解决流体分配不均等方面有独特的效果,对进一步提高板式换热器的换热性能降低流动损失方面具有很好的应用前景。本文基于本课题组以往对脉动流的大量理论研究基础上,针对小通道板式换热器,开展脉动流在板式换热器中的应用研究,旨在探究脉动流在板式换热器中的传热及流动规律,为脉动流技术在板式换热器领域的工程化应用提供一定的理论依据。本文主要通过实验与模拟相结合的方式,进行相关的研究工作,主要研究内容及成果如下:(1)改造了脉动流测试实验台,以用于板式换热器的性能测试工作。(2)通过测试系统,开展了小通道板式换热器的传热及流动测试工作,初步获得了传热特性、流动特性以及流场特性。传热实验表明,脉动流过程中,强化传热与弱化传热并存,脉动频率f与脉动振幅A的提升有助于传热效率的提升;流动实验表明,较低Re条件下,脉动流会使得流动阻力大幅增加,可达近3倍,同时,f、A的增大也会进一步增加流动阻力。(3)从综合能效指标PEC以及火积耗散角度分析得出,脉动流换热器在高频率、高振幅下的综合能效相较于稳态流换热器得到提高,且脉动流换热器中的火积耗散由传热引起的火积耗散主导,雷诺数的增加会减少换热器的火积耗散;可视化实验表明,不同脉动工况下,流场中的涡旋流场发生显著变化,这可能是脉动流对于传热与流动带来影响的内在原因。(4)以实验为基础,验证了CFD模拟脉动流传热、流动过程的准确性。得到脉动流对流体的扰动是导致脉动流增加了流动阻力并增强了换热的原因;仿真模拟了四种复合波纹脉动流板式换热器,得到了一种与传统人字纹相比更具综合换热性能的复合人字纹板型。脉动流小通道板式换热器在工程中具有一定的应用前景,但也存在阻力增加的不足之处,从综合能效角度去分析能更好的反映出脉动流对于板式换热器的影响。