【摘 要】
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板式换热器是一种实现冷热流体热量交换的传热设备,具有传热系数高、阻力系数小、结构紧凑、运行费用低等优点,被广泛应用于航空航天、石油化工、制冷与低温等各个行业领域,在工业生产中发挥着巨大的作用。本文以板式换热器为研究对象,建立了板式换热器冷热双流道耦合换热模型,并对人字形板片和鼓泡型板片的流道进行数值模拟研究,分析了两种板片在不同结构参数下的传热性能、阻力性能以及综合换热性能随雷诺数的变化规律,最后
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板式换热器是一种实现冷热流体热量交换的传热设备,具有传热系数高、阻力系数小、结构紧凑、运行费用低等优点,被广泛应用于航空航天、石油化工、制冷与低温等各个行业领域,在工业生产中发挥着巨大的作用。本文以板式换热器为研究对象,建立了板式换热器冷热双流道耦合换热模型,并对人字形板片和鼓泡型板片的流道进行数值模拟研究,分析了两种板片在不同结构参数下的传热性能、阻力性能以及综合换热性能随雷诺数的变化规律,最后将两种类型的板片进行传热与流阻性能的对比,得出综合换热性能最好的板片。本文研究的主要结论如下:（1）研究人字形板式换热器在不同波纹结构参数下对传热及流阻性能的影响规律。随着波纹倾角β的增大,努塞尔数Nu先增大后减小、摩擦阻力系数f先增大后减小,面积质量因子j/f先减小后增大;波纹间距λ越大,努赛尔数Nu越小,摩擦阻力系数f也越小,面积质量因子j/f反而不断增大;波纹高度H越大,努塞尔数Nu越大,摩擦阻力系数f也越大,面积质量因子j/f不断减小。（2）研究鼓泡型板式换热器在不同凹凸结构参数下对传热及流阻性能的影响规律。当凹凸倾角α逐渐增大时,努赛尔数Nu先增大后减小,摩擦阻力系数f先增大后减小,面积质量因子j/f先减小后增大,即凹凸倾角α=20°时,面积质量因子j/f最大;随着凹凸间距d的增大,努赛尔数Nu逐渐减小,摩擦阻力系数f也逐渐减小,面积质量因子j/f逐渐增大;随着单元体宽度b的增大,努赛尔数Nu逐渐增大,摩擦阻力系数f也逐渐增大,面积质量因子j/f逐渐减小。（3）通过对比两种类型板片的努赛尔数Nu、摩擦阻力系数f及面积质量因子j/f随雷诺数Re的变化规律。得出当雷诺数Re不断增大时,两种板型的努赛尔数Nu也不断增大,且鼓泡型板片的努赛尔数Nu要大于人字形板片;摩擦阻力系数f都随雷诺数Re的增大逐渐减小,且人字形板片的摩擦阻力系数f要大于鼓泡型板片;面积质量因子j/f均随雷诺数Re的增大缓慢降低,且鼓泡型板片的面积质量因子j/f大于人字形板片,即鼓泡型板片的综合性能要优于人字形板片的综合性能。
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