【摘 要】
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能源问题是当今世界面临的首要问题,合理利用现有能源和开发新能源是世界性的研究课题。而换热器是合理利用和节约现有能源,开发新能源的关键设备,其合理设计以及性能改善直接关系着现有能源的合理利用。本文通过解析和数值相结合的方法对填充多孔介质的平板换热器中的流动和换热问题进行了研究。平板换热器与外界接触的壁面为绝热条件,考虑平板换热器内部的壁厚对换热的影响,并假设通道内流体流动和换热均处于充分发展段。分别
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能源问题是当今世界面临的首要问题,合理利用现有能源和开发新能源是世界性的研究课题。而换热器是合理利用和节约现有能源,开发新能源的关键设备,其合理设计以及性能改善直接关系着现有能源的合理利用。本文通过解析和数值相结合的方法对填充多孔介质的平板换热器中的流动和换热问题进行了研究。平板换热器与外界接触的壁面为绝热条件,考虑平板换热器内部的壁厚对换热的影响,并假设通道内流体流动和换热均处于充分发展段。分别采用Darcy-Brinkman模型和局部非热平衡模型(LTNE)建立平板换热器内部流体流动和换热的控制方程。使用理论方法和数值模拟方法对填充多孔介质的换热器进行研究,并对两种方法的结果进行了对比分析。采用理论方法时,忽略通道壁的轴向导热,对控制方程进行了求解并对结算结果进行验证:顺流时与数值模拟的结果进行了验证,逆流时与理论计算结果和数值模拟的结果进行了验证,结果十分吻合,证明了方法的正确性。着重分析了顺流和逆流条件下的热容比、导热系数、孔隙率、Da、和Bi对温度场和换热性能的影响。结果表明,一侧通道内的换热性能不仅取决于该侧通道的相关参数,还受另外一侧通道的参数影响;在不同流动情况下,上述各参数对平板换热器的换热性能的影响不完全相同。接下来使用数值模拟的方法对填充多孔介质的平板换热器进行分析,主要对其沿程热流和局部Nu进行分析。结果表明:当热容比不为1时,由于存在轴向导热,理论方法和数值模拟方法的结果不同。由于轴向导热的存在,热流有较为复杂的变化。研究结果表明,在对填充多孔介质的平板换热器进行设计时需要考虑另外一侧的参数和壁面处的轴向导热的影响。
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