板翅换热器传热与流动特性数值研究开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1752字

1. 研究目的与意义

换热器是进行热量交换的通用工艺设备,广泛应用于化工、制冷、空气分离、炼油、动力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、电子、航空等工业部门中,是生产与生活中不可缺少的重要热利用设备,其性能的优劣对能源的有效利用产生重大的影响。传热过程的强化技术的研究,换热设备的合理设计、运转和改进并依此设计新颖的紧凑式换热器,不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题,同时也是开发利用新能源和开展节能工作的紧迫任务。

本文在查阅国内外相关文献的基础上,建立板翅换热通道的三维数值模型,研究板翅换热通道单相强制对流传热特性与流动特性,通过分析流道高度,间距与宽度对传热因子j与流动阻力因子f的影响,获得结构参数对平直翅片、锯齿翅片单相换热特性与流动特性的影响规律;同时比较平直翅片与锯齿翅片两种传热翅片的换热效率。

2. 国内外研究现状分析

板翅式换热器早在1940年因航空业的需要开始生产,历经半个多世纪的发展,现已广泛应用于各工业部门,如石油化工、宇航、车辆、动力、核工程、环境能源等。近年来,随着工业的高速发展,节能与减排问题越来越受到关注。研究高效传热结构,提高板翅换热效率是解决节能减排矛盾的重要途径。

在国外方面,Prasad[1-3]在分析了板翅式换热器的换热机理之后,利用翅片换热的计算方法,对板翅式换热器建立了数值模型,计算板翅式换热器的温度场,获得流体的出口温度。这个模型同样适用于多股流与不同的流动布置。

德国的University of the Federal Armed Forces Hambrg和上海理工大学[4]方面合作建立了一个换热器的多股流一维数学模型,这个模型适用于顺流和逆流情况的换热器温度场,利用该模型速可以得到了分析解。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:根据任务书要求,研究内容是流道单相强制对流传热特性与流动特性,通过分析流道高度,间距与宽度对传热因子j与流动阻力因子f的影响,获得结构参数对变截面流道单相换热特性与流动特性的影响规律。

研究计划

第1~2周: 查阅文献资料,翻译英文文献,完成开题报告;

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4. 研究创新点

运用FLUENT软件对板翅式换热器进行数值模拟,建立锯齿、平直翅片通道三维数值模型;通过分析翅片高度,间距与宽度对传热因子j与流动阻力因子f的影响,获得结构参数对板翅通道换热特性与流动特性的影响规律;研究两种翅片通道对流传热特性与流动特性,评价并比较两种翅片的传热性能与阻力性能。

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