板翅式换热器导流片结构参数对其导流性能的影响

由于板翅式换热器结构的复杂性,存在着内部流动速度分布的不均匀性,从而引起其换热效率下降,影响了换热器的整体效能.引起流动速度分布不均匀的因素是多方面的,针对不同导流片结构参数（h/H）对导流片导流性能的影响进行了深入研究,发现导流片结构参数对换热器内部流动速度分布不均匀性的影响主要表现在总管流动方向上,通过改变板翅式换热器导流片的结构参数可有效地改善换热器内部物流在总管流动方向上的分配情况,从而有效地改善换热器内部流动速度的分布.研究结果对板翅式换热器的优化设计具有重要意义.     

带有导流翼的板翅式换热器封头结构优化研究

针对板翅式换热器封头内部流场分布不合理和流道流量不均匀分配的现象,提出了一种新型导流翼封头结构的改造方案。采用CFD方法对该封头结构改进前后的流场进行数值计算与分析,证明了导流翼的应用使换热器封头流道的流量分配的均匀性得到很大改善,使得封头内部流场分布更加合理。模拟研究还发现通过改变导流翼片的安装参数可有效地改善换热器封头内部物流分配特性,当导流翼角为70°、翼片顶端安装距离为6 mm时为最佳导流翼片结构安装参数组合,文中原始模型的模拟结果与相关文献中封头的实验结果数据吻合很好,从而验证了该数值模拟研究中物理模型与数值模型的合理性与准确性,此封头结构的研究结论对板翅式换热器的优化设计具有重要意义。     

封头结构对板翅式换热器温度分布特性的影响

在对板翅式换热器内部物流分配不均匀性研究的基础上,研究了各种封头结构对换热器换热性能的影响以及由于换热器内部物流分配不均匀引起换热器效能下降的问题.实验结果表明：不同封头结构对换热器流量分配和温度分布影响很大,改进型的封头结构不仅缩短了换热器从开启到稳定工况的时间,而且使得板束内部截面物流分配和温度分布更加均匀,并且通过实验研究得出了物流分配不均匀度与换热器整体效能变化的关系曲线和关系式.     

封头结构对板翅式换热器物流分配不均匀性的影响

纵向传热、温度场与物流分配不均匀对换热器效能的影响具有耦合关系,其中物流分配的不均匀会加剧其内部温度场分布的不均匀,增大换热器的纵向传热,导致其效能的下降,所以物流分配的不均匀在三者中对换热器效能的影响最为重要.因此,对引起物流分配不均匀的因素进行研究是板翅式换热器优化设计的重要内容.针对板翅式换热器内部流动特性对封头结构的影响进行了深入研究.研究发现：封头结构的影响主要体现在垂直于总管流动方向上.发现了封头结构的改进方法,通过改变封头结构的设计可以有效地改善换热器内部的物流分配.     

不同封头对板翅式换热器流场及阻力的研究

研究了3种封头结构在不同Re下对板翅式换热器出口通道物流分配和阻力损失的影响。结果表明,基本型封头造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀,而孔板型封头结构能有效地降低不均匀参数和最大流速比,改善物流分配效果;孔板型封头结构增加了换热器的阻力损失和摩擦系数;错排孔板型封头在改善换热器物流分配的同时,也较好地抑制了阻力损失的增加,故其结构最为合理。     

板翅式换热器封头结构的物流分配特性

数值研究了传统型封头结构对板翅式换热器内部物流分配的影响。数值计算结果表明,换热器内部存在严重的物流分配不均匀性,当平均雷诺数为1 000时,最大不均匀度达0.56。在对物流分配不均匀性分析的基础上,首次提出了曲面孔板封头结构,并对改进型封头结构进行了数值计算。计算结果表明,改进的封头结构可以有效地改善换热器内部的物流分配,并且比平面孔板封头结构更加有效,绝对不均匀度已从3.47减小到0.32。实验结果与数值计算结果对比表明二者吻合较好,说明了数学模型及算法建立的可靠性。     

错排孔板封头对板翅式换热器流动与换热的影响

在对板翅式换热器内部物流分配研究的基础上,研究了错排孔板型结构封头对板翅式换热器出口流动与换热的影响。通过实验与工业用基本型封头对比,结果表明错排孔板型封头能够明显地改善换热器出口截面流量和温度分布的不均匀性。在Re=2 000时换热器的出口流量分布不均匀度大幅度地下降;而在Re数较大情况下,能更加显著地改善温度分布的不均匀性。     

铝制板翅式换热器导流结构优化设计

针对NB／T47006—2009《铝制板翅式热交换器》中各种板翅式换热器导流片结构形式,利用CFD有限元数值模拟软件FLUENT,建立了板翅式换热器设计时常采用的4种旁进式导流结构和2种顶进式导流结构模型,通过比较分析得出了导流性能较佳的结构,为板翅式换热器的内部结构优化提供了新的依据。     

板翅式换热器封头结构的数值模拟

建立了板翅式换热器封头结构的湍流数学模型 ,并采用此模型对目前工业中应用的基本型封头内部的速度场分布进行了数值计算 ,计算结果表明 :封头内部物流分配存在严重的不均匀性 ,同时发现改变封头的结构可以有效地改善换热器内部的物流分配 .在此基础上对两种改进型封头结构进行了数值模拟 ,计算结果表明改进效果明显 ,在进口Reynolds数为 83000时绝对不均匀度已从3.47减小到 0 .71.计算结果与实验结果吻合良好 .     

板翅式换热器物流分配特性的研究进展(一)

板翅式换热器的物流分配特性是影响换热器整体效能的主要因素,本文详细论述了造成物流分配不均的各种影响因素和在此研究基础上学者们所提出的多种改进措施,主要集中在封头、导流片和针对两相流体分配的气液分配器三个方面。     

板翅式换热器两相流分配器

两相流体分配不均匀是造成低温换热器传热性能急剧下降的主要原因。在板翅式换热器两相流入口设置分配器是一种广为采用的改善分配特性的工程方法。本文以空气-水实验模拟系统研究了一种两相流分配器的分配特性。研究表明：所研究的气液分配器能够提高气液在板翅式换热器层间翅片通道分配的均匀性。     

板翅式换热器导流片结构的数值模拟

A fluid flow model of distributor was set up to investigate the effectof distributor configuration on the fluid flow distribution in plate- fin heat exchanger. At the same time, a mathematical equation was developed to generate different types of fluid flow maldistribution models considering the possible deviations in fluid flow. Using these fluid flow models, the fluid flow distributions in plate- fin beat exchanger were calculated for different configurations and operating conditions. The computational results show that nonuniform inlet velocity, inlet angle, and orifice diameter on the fin are the main factors affecting the distribution performance of distributor. The fluid flow distribution in plate- fin heat exchanger can be effectively improved by changing the distributor configuration. The distributor reaches the best distribution performance when the orifice diameter is 2 mm. The computational results are in good agreement with experimental ones.     

板翅换热器导流结构非线性映射与性能多目标优化

板翅式换热器入口位置纵向方向上的流体分布不均匀问题影响不同层之间流体传热。目前已有的导流结构采用试验方式确定部分参数,缺乏对导流结构参数优化。本文提出板翅换热器导流结构多目标优化分析方法,分别考虑导流结构中孔径、孔数、流体流速、板翅式换热器入口直径、导流结构在换热器入口处的位置、孔的间距等影响换热器入口处流体均匀分布的因素,构建导流结构压强与单位时间换热量的多目标优化数学模型。采用正交试验方法选择不同参数组合建立仿真试验模型,根据试验结果推导导流结构非线性映射方程,以BP神经网络与遗传算法相结合的方式对导流结构尺寸进行优化分析,得到导流结构多目标优化结果。采用Fluent数值模拟板翅式换热器导流结构参数优化前后流体均匀分布情况,通过对比无导流结构板翅换热器可以看出,对导流结构进行优化可以明显改善流体在换热器各层流道中的流动均匀性,提高换热量,强化换热器的传热性能。     

物流分布对板翅式制氢反应器性能的影响

建立了板翅式制氢反应器中的三维数学模型,并采用此模型对反应器内部的温度分布进行了数值计算,并且和实验结果相结合,对不同方式的燃烧气流分布的效果进行分析。计算和分析结果均表明:燃烧气流分布均匀与否对反应器性能的影响较大,通过改进气体分布可以有效地改善反应器内部的温度分布及反应性能。     

CFD Simulation of Flow Distribution in the Header of Plate‐Fin Heat Exchangers

The flow distribution through a plate‐fin heat exchanger is studied by using a computational fluid dynamics (CFD) code, FLUENT. The flow distribution through any heat exchanger affects its performance. In designing a heat exchanger, it is assumed that the fluid is uniformly distributed through the heat exchanger core. In practice, however, it is impossible to distribute fluid uniformly, because of an improper inlet configuration, imperfect design, and a complex heat transfer process. The CFD simulation of the flow distribution in the header of a conventional plate‐fin heat exchanger is presented. It is found that the flow maldistribution is very serious in the y‐direction of the header. A modified header is proposed and simulated using CFD. The modified header configuration has a more uniform flow distribution than the conventional header configuration. Hence, the efficiency of the modified heat exchanger is seen to be higher than that of the conventional heat exchanger.