双波纹板束传热与流动的数值模拟

应用数值分析Fluent软件对新开发的一种用于气—气换热的双波纹板管换热器板束的传热与流动进行数值模拟。板束叠放采用对顶和平行两种形式,分别模拟计算出不同流量和温度下两种模型的传热系数和湍流强度并进行对比分析。研究结果表明:同样条件下,热通道对顶叠放模型的换热系数是平行叠放的1.2倍,湍流强度比平行叠放模型提高了一倍;随着热侧流量和进口温度的不断升高,总换热系数逐渐增大,但其对冷侧对流系数和压降影响微小。     

基于计算流体力学数值模拟的板式换热器传热与流动分析及波纹参数优化

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法对板式换热器整板和局部计算域进行数值模拟。建立1 000mm数量级冷热双流道的人字形板式换热器整板片的流动及换热计算模型,利用FLUENT软件对集中供暖系统中的水-水换热工况进行模拟研究,分析冷热流体在换热器中的流动形态以及换热情况;与此同时建立200 mm×200 mm冷热双流道的局部计算域模型,对不同波纹倾角β,波纹截距λ的板片单元进行模拟分析,根据波纹参数对板式换热器的流动及换热情况的影响优化波纹参数。结果表明,整板LPM77板片流道中流体分布十分不均,且人字形尖点和流道边缘处流速较低,湍流程度较小,换热效果较差;随着波纹倾角β增大,板片换热能力先增后减,极值点在β等于60°左右,流体的压降同样先增后减,然而压降的最大值点出现在60°之后。综合考虑换热情况以及流动压降,一般工况下波纹倾角β选择在60°左右较为适宜;随波纹截距λ增大,流体的换热性能以及流动压降均呈现降低趋势,波纹截距λ对压降的影响程度大于波纹倾角β对其的影响。     

栅板式换热器的传热性能研究

建立了栅板式换热器板内流体流动的二维物理模型,通过数值模拟和冲渣水试验,分析了回收余热的栅板式换热器的传热性能。模拟了板间距和入口流速对流动和流阻的影响;试验测试了栅板式换热器的压降,分析栅板式换热器传热和流阻特性,并拟合出其传热和压降准则关系式。     

新型水-汽板式换热器的冷凝除湿性能研究

冷凝除湿在废水处理和石油化工等行业中应用较多,板式换热器因具有结构紧凑、单位体积内换热面积大、传热系数高等优点,逐渐在冷凝除湿环节得到应用。但由于板式换热器中流体流动和相变的复杂性,对其研究、计算和分析比较困难。利用试验和CFD数值模拟方法,研究了新型水-汽换热器不同结构参数的换热板对冷凝除湿性能的影响。结果表明,随着换热板波纹倾角的增大,流体边界层分离越来越明显,湿空气含湿量减小;随着换热板波纹高度的增大,流动死区减少,流体分布越来越均匀,冷凝除湿效果增强;随着换热板波纹间距的增大,换热板换热面积减小,扰流程度大大降低,湿空气冷凝除湿效果变差,但压降有效降低。     

集中供热用非对称板式换热器压力与换热特性研究

以具有大小正弦波波纹的非对称板式换热器为研究对象,理论解析了对换热效果具有重要影响的非对称因子a的参数化设计;数值模拟了冷热流量比为2:1条件下,6种非对称因子a的板式换热器的流动传热性能.研究结果表明,随着非对称因子a的增大,热流体侧平均换热系数增大,相反冷侧减小,总换热系数未产生明显差异;非对称板改变了两侧流道的压...     

板式换热器的结构设计和优化研究

传热板片是板式换热器的关键元件。现通过数值模拟软件Fluent,以换热器单位时间的换热量除以烟气侧压力损失的1/3次方作为综合性能指标,对板片的几何参数进行了优化设计。研究结果表明,椭圆形截面板式换热器,板束与板束的间距h=16.5 mm,长轴a=30 mm,短轴b=12 mm,空气进口流速设置为6 m/s时,综合性能指标能够取到更优值,达到优化目的。     

倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟

提出了一种圆管倾角渐增波纹翅片的管翅式换热器,利用FLUENT软件对其空气侧的流体流动和换热过程进行了数值模拟,得到了翅片通道中心面上的温度场和压力场的分布情况及平均传热系数、努赛尔数与速度的关系。并将其强化传热效果与倾角均匀波纹翅片换热器进行对比分析,结果表明倾角渐增波纹翅片比倾角均匀波纹翅片的传热效果更好,更节能。     

板壳式换热器壳程传热性能分析

针对一种波纹板式换热器,改变其板束放置方式和折流板切口方向建立4种不同结构实验模型。利用Fluent分析壳程流体传热性能,得出板束竖直放置—折流板水平切口模型换热器压降ΔP最小;忽略压降损失时板束竖直放置—折流板垂直切口模型换热器的对流传热系数ho最高;在综合考虑的情况下,前者ho/ΔP最高,传热性能比其他模型增高40%以上,该实验对同类产品设计研究可提供理论参考。     

双V型波纹板式换热器的数值研究

利用三维模拟研究了双V型波纹板式换热器内部的换热阻力特性、换热面的温度分布,以及波纹通道内流动形态。结果表明,传热系数K、进出口压降随着Re的增大而增大,数值模拟结果可以较好吻合试验趋势。相比RNG k-e,SST k-w湍流模型所得的结果与试验结果吻合更好。波纹板片均流区的压降占整个通道压降损失的10%~20%,合理设计此部分区域可以提高整个板式换热器运行的经济性。在上下壁面接触点附近存在复杂的二次流,此部分区域的漩涡会减弱流动及换热边界层,强化换热。由于漩涡流向与槽道走向并不一致,漩涡的存在同时会加大压降损失。同时,双V型波纹板片较好地削弱了流体分配不均匀的现象。     

梯形波纹板式换热器换热性能试验研究

以水-水为换热介质,采用某型号梯形波纹板式换热器进行换热性能试验研究,通过流体流动状态、温度变化、压降和总换热系数对两种操作方式进行评价。结果表明,同时增加冷热流体流速的方式能够提升湍流度,并且可以将换热效率提高16. 35%,但是该操作方式升温效果较差,而且当冷热流体流速比值大于1时压降大、能耗也大。同时,通过等流速法计算获得换热准则方程和阻力准则方程,并计算获得梯形波纹板冷热流体的对流换热系数,结果表明,当2 000 相似文献   

新型板式换热器导流区特性的数值模拟及场协同分析

增大总传热系数和减小压降是当前研究改善板式换热器性能主要关注的两个方向。为分析导流区结构对板式换热器传热、压降以及场协同关系的影响效果,建立两种板式换热器计算模型。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件对两种板式换热器模型内流体不同工况下的流动和传热特性进行数值模拟,对比分析了两种模型流道内的速度场、温度场和压力场以及各场间协同性,并利用强化换热综合性能指数(Performance evaluation criteria,PEC)进行评价。结果表明:新型导流区使板式换热器板间流体的速度场与温度场分布更均匀,压降阻力减少,其综合性能更优。同时,场协同理论分析也表明,新型导流区改善了速度与压力场的协同关系。该新型板式换热器导流区设计对于提高板式换热器性能具有指导意义。     

人字形角对导孔型板壳式换热器壳程流体流动与传热特性的影响

以导孔型板壳式换热器为研究对象，通过数值模拟探究了双人字形板波纹角度的变化对壳程流体流动、传热性能的影响，采用粒子图像测速(PIV)对壳程流场分布和流速进行了试验验证。结果表明：PIV试验与数值模拟得到壳侧速度矢量分布一致，轴向速度的平均误差为2.93%,最大相对误差为13.24%。与矩形板式换热器不同的是，导孔型板壳式换热器的换热能力和压降损失随着角度的增大而提升，在β=60°达到临界点，随后随着β的增大换热能力有所削弱。壁面平均涡强Se与换热效率Nu存在对应关系，Nu随着Se的增大而增大，拟合的关联式误差在±9%以内。此外，在研究范围内，不同β下的综合性能随着质量流量m的增加而减小，β=30°时综合性能最好，该研究结果可为工业设计选择提供参考。     

螺旋折流板式制丹炉传热的数值模拟

应用计算流体动力学法(CFD)软件Fluent,对螺旋折流板式制丹炉的传热进行数值模拟,分析该炉的压力降与总换热系数,并将模拟数值与实测数值对比分析,验证模型建立与求解的可靠性,然后采取相同的建模与求解方法,改变折流板的螺旋角度,分别在不同烟气入口流量下分别进行模拟,分析螺旋角度对传热的影响。研究表明折流板螺旋角度的改变,对制丹炉的压力降、总换热系数与综合性能系数有着较大的影响,本数值模拟可为螺旋折流板式制丹炉进一步的研究提供理论参考依据。     

集中供热用非对称板式换热器流动换热的研究

非对称板式换热器流道截面相异的特性为集中供热一二次网流量差异下换热性能的优化提供了可能。通过数值模拟,研究了不同工况下人字形非对称板式换热器的波纹倾角β、节高比■/H对其传热系数和流动阻力的影响;以经济学费用现值PC为标识,对其综合性能进行评价。结果表明:波纹倾角β对不同节高比板片的影响并不相同,其对小节高比(■/H≤5)板片换热系数和阻力影响均较大,而大节高比(■/H≥6)对波纹倾角β敏感性较弱;当β≤60°时,大节高比板片具有较好的换热性能和较低的流动阻力,其经济性优势显著,可节省33%～61%的总投资费用;综合考虑设备性能和经济性,β=50°、■/H=6、7为合理的结构参数。     

密封条对六分螺旋折流板换热器壳程侧换热影响

针对两种不同剪裁方式(60°、90°)布置的六分螺旋折流板,建立无密封条和存在密封条的换热器壳程侧模型;采用CFD分析软件借助数值模拟的方法,研究密封条及密封条结构改变对换热器壳程侧流动和传热的影响。结果表明:密封条的存在能够有效的提高壳程侧的换热系数,对90°扇形剪裁方式布置的六分螺旋折流板换热器壳程的影响较60°明显;在壳程侧换热系数增加的同时,壳程压降也随之增大。密封条宽度与间隙比值越大,壳程侧的换热系数越高;当比值为94.1%时,壳程单位压降换热系数较无密封条时增加(8.05~17.8)%。     

人字板型钎焊板式换热器对比分析

为提高人字板型钎焊板式换热器的换热性能,以同一组板片尺寸参数建立了三种不同设计参数的人字板型的换热器流道模型,在相同的边界条件下,使用流体分析软件FLUENT对这三个模型的流动传热进行了仿真分析,得到了这三种不同板型的换热器的速度场、流线图和温度场的分布。通过对比分析,得到以下结论:单向人字板型换热器的温度场分布更为均匀且流体速度较高,而且单向人字板型换热器的温差与换热量较高;双向人字板型换热器与多波纹人字板型换热器的温度等值线起伏较大。     

新型螺旋板式换热器及其传热特性研究

为提高螺旋板板式换热器的传热效率,提出了一种新型高效的缩放板螺旋板式换热器,并运用FLUENT软件对普通螺旋板式换热器和缩放板螺旋板式换热器进行传热数值模拟对比,分析不同雷诺数条件下换热器传热影响因子、阻力影响因子以及综合性能评价系数的变化规律,研究结果表明,Re在3143到157143的范围内,传热影响因子随着Re数...     

板式换热器作为压缩机冷却器的传热和流阻性能实验研究

以现场的压缩空气为实验工质,对压缩空气在人字形波纹板式换热器传热与流阻性能进行了实验研究。研究结果表明板式换热器与传统的光滑管弓形隔板换热器相比较,板式换热器能非常有效地强化气侧的膜传热系数,但是与空气在花瓣状翅片管和低肋管螺旋隔板换热器壳侧的传热相比较,在同等的传热量下,板式换热器的膜传热系数是ＰＦ管螺旋隔板换热器的（３０￣４０）％（以胚管外表面积计算,下同）、是低肋管螺旋隔板换热器的（４０￣５     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

管壳式换热器流场数值模拟方法研究

对单弓形折流板式换热器的结构进行合理简化,利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 14.0数值模拟软件中对其温度场和流场进行数值模拟。将定壁温假设方法与同时考虑壳程和管程流体的两流程耦合计算方法的模拟结果进行对比,结果表明:同时考虑壳侧和管侧流体流动与传热,更有助于揭示换热器局部温度场变化的实际情况,模拟结果与实际情况吻合较好,能够为管壳式换热器结构优化设计提供更好的参考依据。