《螺旋板式換熱器的傳熱及流動(dòng)特性研究》碩士學(xué)位論文

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1、青島科技大學(xué)碩士學(xué)位論文螺旋板式換熱器的傳熱及流動(dòng)特性研究姓名：王彥波申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：李慶領(lǐng)20070420青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文螺旋板式換熱器的傳熱及流動(dòng)特性研究摘要本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬兩種方法對(duì)異形定距柱螺旋板式換熱器的傳熱及流動(dòng)特性進(jìn)行了研究。在實(shí)驗(yàn)部分，利用熱一質(zhì)比擬萘升華技術(shù)，測(cè)量了Re=2．0Xi03～3．0Xi01范圍內(nèi)的圓形定距柱和三種橢圓形定距柱柱面及通道底面的對(duì)流換熱系數(shù)，得出了橢圓形定距柱螺旋通道的傳熱及阻力實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，并對(duì)其綜合性能進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

2、1)當(dāng)Re>7500時(shí)，橢圓形定距柱柱面的對(duì)流換熱系數(shù)高于圓形定距柱柱面的對(duì)流換熱系數(shù)，且對(duì)流換熱系數(shù)隨長(zhǎng)徑比a／b的增加而提高；2)當(dāng)Re>7500時(shí)，橢圓形定距柱通道底面的對(duì)流換熱系數(shù)低于圓形定距柱通道底面的對(duì)流換熱系數(shù)；3)當(dāng)Rc<7500時(shí)，通道總體對(duì)流換熱系數(shù)隨定距柱形狀的變化差別不大，當(dāng)Re>7500時(shí)，橢圓形定距柱通道的總體對(duì)流換熱系數(shù)低于圓形定距柱通道總體的對(duì)流換熱系數(shù)：4)橢圓形定距柱螺旋通道的流動(dòng)阻力明顯低于圓形定距柱螺旋通道的流動(dòng)阻力，并且a／b越大，橢圓形定距柱螺旋通道的流動(dòng)阻力降低越明顯；5

3、)通過(guò)比較幾種柱型，得出當(dāng)a／b=2．0時(shí)，橢圓形定距柱螺旋板式換熱器的綜合性能指數(shù)最高，且隨Re的增加而呈上升趨勢(shì)。在數(shù)值模擬部分，利用CFD軟件，分析了圓形、橢圓形、方形和菱形定距柱螺旋通道的傳熱及流動(dòng)特性，并將其綜合性能進(jìn)行了比較。數(shù)值模擬結(jié)果表明：1)三角形排列沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的橢圓形定距柱螺旋通道的綜合性能高于圓形定距柱螺旋通道的綜合性能，當(dāng)a／b=2．0～2．5時(shí)，橢圓形定距柱螺旋通道的綜合性能指數(shù)最高；2)對(duì)于沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的橢圓形定距柱，三角形排列時(shí)的綜合性能高于正方形排列時(shí)的綜合性能；3)沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的綜

4、合性能高于沿短軸繞流時(shí)的綜合性能；4)在同樣的排列方式下，方形和菱形定距柱螺旋通道的綜合性能均不如圓形定距柱螺旋通道的綜合性能。綜合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，橢圓形定距柱螺旋板式換熱器的綜合性能優(yōu)于圓形定距柱的綜合性能，在a／b=2．O～2．5時(shí)綜合性能最優(yōu)。關(guān)鍵詞：螺旋板式換熱器強(qiáng)化傳熱異形定距柱熱一質(zhì)比擬FLUENT模擬螺旋板式換熱器的傳熱及流動(dòng)特性研究HEATTRANSFERCHARACTERISTICSANDFLOWBEHAVIoRSOFTHESPIRALPLATEHEATEXCHANGERAninvestigat

5、ionhasbeenperformedtOclarifytheheattransfercharacteristicsandflowbehaviorsofthespiralplateheatexchangewiththenon—circularpinfins，inwhichexperimentalstudyandnumericalsimulationareinvolved．Experimentshavebeenperformed，inwhichtheheat—masstransferanalogyandthenapht

6、halenesublimationtechniqueareemployed，toinvestigatetheheattransferandflowcharacteristicsofthecircularpinfinandellipticpinfinswithdifferentaxisratiointhespiralchannel．ThetestingfluidwasairandtheReynoldsnumberrangedfromabout2000to30000．Theempiricalequationsofheat

7、transfer(Nusseltnumber)andresistance(Eulernumber)fordifferentellipticpinfinsarepresentedinthepaper．Theconvectiveheattransfercoefficientaroundthebottomofthespiralchannelisalsostudied．Overallcapabflityofthespiralchannelwithdifferentellipticpinfinsandacircularpinf

8、iniscomparedeachother．TheexperimentalresultsCallbeconcludedasfollowing：幻theconvectiveheattransfercoefficientsofthecylindricalsurfaceoftheellipticpinfinsarehigherthanthatofac