板式换热器结构优化三维数值分析

应用数值计算软件fluent对BR0.015F型人字形板式换热器进行数值模拟。分别从板片波纹的倾斜角β、高度h和间距l 3方面对板式换热器的传热、阻力影响进行研究,并拟合出相应努塞尔数Nu,传热因子j和摩擦因子f与板间流速的变化关系。结果表明:从对传热效果影响程度来看,波纹的间距l要大于倾斜角β和高度h;而对压降的影响,波纹的间距l要小于倾斜角β和高度h;从对流动状态影响程度来看,波纹夹角β和节距l要大于高度h。对比结果表明:在倾斜角β=60°,节高比为p=2.4时,板式换热器具有较好的传热效果。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

引　言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一 ,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题 .采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度 传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～ 3] ,但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道 .在热管换热器中 ,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的 ,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能 ,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性 ,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度 .本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布 ,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考1　数值计算模型的建立1 1　热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管组成 .图 1为第j排热管传热计算示意图ig 1　Heartransfermodelofheatpipeheatexchang1 2　模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下2)热管换热器沿流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管...     

板翅式换热器入口流场的模拟及实验研究

利用PIV粒子图像测速仪和CFD数值模拟的方法,对板翅式换热器入口结构改进前后的流场进行了研究,发现其内部流场的流动与分布规律。由于原始入口结构的不合理导致漩涡、回流等现象存在,使得其内部的物流分配极不均匀。而对于添加了打孔挡板的改进型结构,物流分配的均匀性有了很大改善。实验结果和数值计算结果吻合良好,不仅验证了计算模型的正确性,而且证明PIV技术适合于研究复杂的流动结构。     

封闭空间内小型热管换热器模拟与实验研究

引言 近年来,电子技术迅速发展,电子元器件发展方向是：高功率密度、高可靠性、高效率,以实现体积微小化．与此同时,电子元器件的封装密度也随之大幅度地增长,导致单位面积上的功率消耗密度不断增大．为了使电子装置正常进行,需要使装置内电子元件维持在一定的温度范围内运转,因此,快速导出装置内产生的热量即成为封闭小空间电子元件散热设计的重要课题．     

换热器传热数值模拟的两个假设

对管壳式换热器的数值模拟所采用的数值模型发展过程进行了详细介绍,列出了管壳式换热器壳程和管程数值模拟所取得的研究成果。接着对换热器的整体传热模拟作了简化,提出两种假设,并举例进行数值模拟验证,结果表明：温度场的分布与假设相近。这样对换热器的数值模拟给出一个新的思路。     

双波纹板束逆流传热与流动的数值模拟和实验研究

利用Fluent软件对一种全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟,运用场协同原理进行强化传热机理分析的同时对双波纹板式换热器进行传热实验,验证数值模拟和理论分析的合理性。结果表明：双波纹结构使得流体在流道形成湍流,减薄板片的层流边界层并且改善了主流区域的速度与温度梯度的协同程度,强化传热。双波纹板束本身的传热系数受到板束热侧入口尺寸的影响,并且在固定尺寸上达到峰值,增大冷热流体入口速度可以提升板束的传热能力,同时也受到压降增大的影响。     

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。     

石钢三流中间包结构优化的数值模拟与工业实验研究

以石钢三流中间包为研究对象,建立了中间包钢液流动与传热的三维耦合数学模型,并采用随机轨道模型对比分析了中间包有、无控流装置时夹杂物的去除效果,结合工业实验优化了中间包结构.结果表明,中间包加入控流装置以后,中间包离入口最远的第1流及离入口最近的第2流之间的温差由3℃以上降低到1.5℃,进出口最大温差由20℃以上降低到16.5℃以下,中间包夹杂物去除率提高77%以上;工业实验分析发现,中间包钢水存在二次污染的现象.     

热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

根据热管换热器结构特点及传热特性,建立了热管换热器壳程流动与传热的三维物理模型。模型中引入了多孔介质模型中的分布阻力和分布热源的概念,通过CFD计算软件模拟研究了热管换热器压力降与温度场分布,模拟研究结果与试验结果吻合良好,为热管换热器的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

三维管烟气换热器传热特性的实验及模拟研究

通过实验对三维管换热元件与传统H型鳍片管进行测试,研究其传热特性. 结果表明,三维管换热器的总换热系数是H型鳍片管换热器的2?3倍,采用错列布置换热管比顺列布置换热管的阻力大. 修正的气侧对流换热系数关联式更符合实际,计算结果比原式提高约26%,FLUENT软件能很好模拟三维管换热器的实际情况,模拟结果误差较小.     

缩放管内流动与换热的数值模拟

数值模拟了波峰尖端分别为尖角和平面的三角形黄铜缩放管流动和换热状况,获得两者换热效果相近,但波峰尖端为尖角的缩放管比为平面的缩放管压降大、换热与流动阻力综合效果欠佳的结论,为三角形缩放管的设计提供参考。     

板翅式换热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法研究了板翅式换热器的流体流动与传热性能,得出了七种不同高度、厚度和翅片间距大小的翅片流道中流体平均Nu数和压力降随Re数变化的曲线.     

Numerical Simulation of Fluid Flow and Heat Transfer in Thermoplates

A thermoplate is a heat transfer device consisting of two metallic sheets that are spot‐welded according to an appropriate pattern over the whole surface area whereas the edges – except for connecting tubes – are continuously seam‐welded. By applying a hydro‐form technique, a channel having a complex geometry is established between the sheets. Such heat transfer devices are encountered in several areas of cooling and heating techniques and process technology, e.g. as condensers or evaporators. The objective of the described investigations was to numerically obtain the optimal geometry of the thermoplate with respect to heat transfer of the inside fluid that passes through the channel as a single phase. The numerical experiments show that the heat transfer potential of the thermoplate having a staggered arrangement of welding spots is markedly higher than that of a common flat channel, particularly at larger Reynolds numbers. The variations of the geometrical parameters show the potential for the heat transfer improvement in comparison to a corresponding parallel plate channel.     

新型多晶硅还原炉底盘流动与传热的数值模拟

多晶硅还原炉的底盘取热结构对降低能耗有很大影响,提出了一种新型的多晶硅还原炉底盘均匀取热结构,并就其温度均匀性、冷却效果与传统底盘结构进行比较。该新型底盘结构由中间隔板分为2层,并在隔板上安装电极位置的孔周围焊接竖直环隙。冷却水由隔板下层的冷却水进口进入底盘并流经各电极周围的环隙进入隔板上层的还原炉底盘上底板实现均匀取热。与传统多晶硅还原炉底盘结构相比,该结构克服了传统结构下底盘取热不均匀的问题。就新型底盘取热结构中的单棒环隙结构进行模拟优化。重点考察环隙上焊接挡板的厚度、宽度及数量对冷却效果的影响。300 K的冷却水做工作介质,底盘材料用不锈钢。模拟后得到的单棒环隙结构的最适宜结果为竖直环隙挡板厚度1 mm,挡板宽度1 mm,挡板间距10 mm;水平环面挡板厚度1 mm,挡板宽度1 mm,挡板间距10 mm;换热效果较传统底盘提高32%,温度均匀性提高54%。     

小尺度管壳式换热器流动和传热数值模拟

通过对称性简化,建立了小尺度管壳式换热器的传热模型。基于Simple算法,采用RNG k-ε方程、多孔介质模型和增强壁面函数法,结合有限体积法及结构化网格对控制方程进行离散,求解三维N-S方程和能量方程模拟了流体在壳程流动的传热过程,在管径不变的情况下,针对节径比分别为1.2、1.4和2.0下的流场及温度场的总体分布规律进行分析,对影响其传热性能的关键因素进行了探讨。结果表明:在相同边界条件下,设计较小的节径比,易在管壁周边形成涡流,换热器的传热性能指标较高,但湍流强度过大,流体剧烈冲刷管束,将对设备的寿命产生影响。     

高温换热器多场耦合数值模拟研究

建立了高温换热器流动和传热的数值模型,对5种不同工况条件下的换热器进行了数值模拟,得到换热器的流动和传热特性;在ANSYS软件中建立换热器管束三维有限元模型,通过ANSYS CFX-POST准确的将前面FLUENT计算得到的温度场、压力场映射到ANSYS结构模型中,对换热器进行多场耦合分析;通过热-结构应力分析,得到换热器管束的等效应力和位移分布状况,并确定了最大应力发生的位置和具体数值,对换热器进行强度评价。