板式换热器结构优化的三维数值分析

2006化工机械2013板式换热器结构优化的三维数值分析4中斌斌董鹏飞王跃明徐志明（东北电力大学）摘要使用流利的数值计算软件对BR0.015F人字形进行数值模拟. 板式换热器. 从板波纹的倾斜角，高度h和间距Z的角度研究板式热交换器的传热和阻力的影响，并拟合了相应的努塞尔数Nu，传热系数j和摩擦系数，与板之间的流速之间的关系. 结果表明: 从对传热效果的影响程度来看，波纹的间距Z大于倾斜角开口和高度h. 并且对压降的影响，波纹的间距f小于倾斜角/ 3和高度h；从状态的影响程度来看，波纹角Lu和节距Z大于高度h. 比较结果表明，在倾斜角Lu = 60. 当高高比为P ＝ 2.4时，板式热交换器具有更好的传热效果. 关键词板式换热器CLC编号TQ051.5结构优化数值模拟文献标识码文章编号0254-6094（2013）02-2006-05板式换热器自19世纪问世以来，经过100多年的发展广泛用于石油，化工，食品，冶金，机械和制冷行业，特别是在低级能源的回收利用中，也显示出其优越性. 但是，板式换热器在物理实验上投入大，时间长，人力大，在大型换热器，复杂的工作条件下进行实验更加困难.

因此，近年来，人们越来越热衷于使用计算流体力学（CFD）对板式换热器进行数值模拟...赵振南久1解释了基本流型的基本影响和管道的倾角. 波纹对板式换热器性能的影响. 崔立奇¨1，屈宁H1，吴华新等. 分别拦截50mm×100mm人字波纹板式换热器. 50mm×1水果的精度已在文献[7]中得到验证，因此在此不再赘述. 因此，作者建立了包括入口和出口分布区域以及波纹状传热区域在内的冷热通道之间热交换的完整几何模型. 通过改变瓦楞板的三个结构参数板式冷却器，包括瓦楞角，瓦楞高度和瓦楞间距来进行数值模拟. 计算找到适合传热和压降变化的最佳结构参数. 1 1.1换热器的数值计算模型物理模型板模型为BR0.0115F，基本参数为: 换热面积0.015m2，波高2ram正常螺距为6mm，边角为600，材料为304不锈钢. 作者根据板材实际尺寸建立了三维计算模型，计算面积如图1所示. 对10mm和128mm×128mm主流面积进行了模拟和分析，得出了波纹角p的影响，分析了热交换器的高度h和间距z，并根据计算结果拟合了几何参数与努塞尔数和压降之间的关系. 尹继祥等. 仿真方法讨论了相对节距P / H（波长/波高）和雷诺数Re对错位为0个波纹的上下瓦楞板的流动和传热性能的影响.

由于上述数值模拟研究得出的计算区域与热交换器的实际结构之间存在差异，因此无法完全反映热交换器整体结构的流动特性和传热性能. 本课题研究的传热问题没有相变，其流动通道如图1冷热双通道流动传热计算模型+国家自然科学基金项目（51067025）. ？张忠斌，男，1973年4月生，副教授. 吉林省吉林市，132012. 《万方数据》第40卷第2期中的温差较小，因此做出以下假设: 化学机械表1标准a的相关公式的相关常数和相关性. 流量的每个物理量都不会随时间变化，因此被设置为稳定流量. b. 流体是不可压缩的牛顿流体. C. 重力和浮力的影响可以忽略不计. 1.3边界条件设置1.3.1进出口边界条件采用速度条件，根据流速计算出速度，通过实验测得温度. 出口采用压力出口条件，具体数据通过实验测量. 1.3.2壁面条件外部边界是无滑移速度的边界条件，将冷热流道接触的表面设为热交换表面，其余表面设为绝热边界条件. Pro / e 3.0软件用于模型建立，非结构化四面体网格元素用于网格划分. 由于换热器的内部结构复杂，因此针对不同的流动区域选择了不同的格栅台阶. 流动湍流，使用标准的k-8 RNG湍流模型来保持模型中的参数值不变.

通过分离变量隐式方法求解计算，通过SIMPLE方法求解速度和压力耦合，并使用up型离散量的二阶精度. 1.4模拟工作条件和对流传热系数标准方程式21 ll在瓦楞板的其他基本参数不变的情况下，瓦楞角的角度计算为30、45、60、72、80. 流量和热传递数据，分析流量和热传递的变化规律. 图2示出了在不同波纹角下的努塞尔数与板之间的流速之间的关系. 从图2可以看出，当波纹角度增加到600后，Nusselt数逐渐减少. 主要原因是波纹与波纹之间的接触点变少，流体的湍流作用减弱，并且传热效果变差. 2 2 2 2 jitter = ＾，板式换热器在5组不同条件下的流动和传热模拟板速在0.2-0.6 m / s之间，冷，热流道的入口和出口速度分别为等于，并设置边界条件对于速度入口，热流道入口VI温度为324.15K，冷流道入口温度为308.15K. 出口是压力出口，出口压力为101.325 kPa. 冷热流图2∞∞∞∞∞Bai Bai加∞Xiu∞bai Bai波纹Nusselt数与板之间的流速之间的不同角度设置为传热表面，其余的表面根据绝热边界条件. 根据Re，热流体和冷流体热交换通道的波纹板的几何结构参数是相同的，并且两侧流体的雷诺数的相对误差为I'i≤8％. 一个Re: 一个Re处理数据，以获得人字板式换热器在不同波纹角下的对流传热系数的标准方程¨: 参数Nu = c（Re）”（Pr）4（1）圜图3给出了在不同波纹角下，传热系数与板间流速之间的关系.

从图3可以看出，随着波纹角JB的增加，传热系数先增大然后减小，当波纹角Lu = 600时传热系数达到最大值. ，n取0.4；流体被冷却，n为0.3，其中c，m与板，流体和流动类型有关. 2数值模拟结果分析2.1波纹角对流动和传热性能的影响当波纹角不同时，对流传热系数的标准方程如图3所示. m示于表1. 万方数据2008化工机械图4显示了2013年不同波纹角下摩擦系数与板间流速之间的关系. 摩擦系数随着波纹角Lu的增加而增加，但趋势有所减缓. 板式换热器的阻力压降Δp与摩擦系数成正比，因此板间流体流动的阻力随波纹角度的增加而增加. 图6: 图6: 不同波纹高度下的努塞尔数，传热因子和流速热因子增加图4不同波纹角度下板之间的摩擦因子和流速变化. 由以上分析可知，波纹角为60°. 此时，传热系数最大，但流阻未达到最大值，具有最佳的传热效果. 2.2波纹高度对流动和传热性能的影响表2给出了对流传热系数准则方程中c，m的值和相关性. 表2关联相关常数和准则的相关性大，传热效果增强.

图7显示了在不同波纹高度下摩擦系数与流速之间的变化规律: 随着波纹高度的增加，摩擦系数也随之增加. Y {Wei}图7不同波纹高度下板之间的摩擦系数和流速的变化图8显示了不同波纹高度下波纹传热表面热侧的温度分布. 波纹高度h ＝ 2. Omm和h = 2.5在瓦楞板的其他基本参数不变的情况下，瓦楞高度模拟为1.0、1.5、2.0、2.5和3. 在Omm处，与流动和传热有关的数据为分析，并分析了流动和传热的变化. 图5和图6示出了在不同的波纹高度处，波纹传热表面O O Oram具有相对良好的温度分布. 此外，将两者进行比较，发现波高h ＝ 2.5mm的传热效果是波高h ＝ 2. 在0毫米处为1.1倍，此时板之间的流体流动阻力的压降仅为波纹高度h =2. 在0毫米处为0.895倍. 因此，可以得出结论，当波纹高度h ＝ 2.5mm且螺距比P ＝ 2.4时，板式热交换器具有更好的热交换效率. 2.3波纹节距对流动和传热性能的影响在不改变波纹板的其他基本参数的基础上，计算并分析了波纹节距在4、6、8和10mm处的流动和传热. 随着热传递而变化. 对流传热系数与3O，O，O和X，M，M，O，O和O4O的标准方程中的c和m值如表3所示. 表3显示了在不同波纹高度下板的数量和流速.

万方数据，第40卷，第2期. : 老西可以sc，▲罗. 》化工机械之间的距离增加和减少，传热效果降低. 图10示出了在不同的波距下，传热系数与板之间的流速之间的关系. 从图10可以看出，传热系数也随着纹波间距的增加而减小. 这两个图还表明，随着波纹间距的增加，波纹接触点的数量会减少，而波纹接触点是产生湍流的主要因素. 接触点处的热交换效果最好，因此随着波纹间距的增加，大型热交换器的热交换作用势必减弱. 图11示出了在不同波纹节距下摩擦系数与板之间的流速之间的关系. 从图11可以看出: 随着纹波间距的增加，摩擦系数减小. 由于板之间的流体流动阻力如图8所示. 在不同波纹高度下，波纹传热表面热侧的温度场. 表3.标准相关常数和相关力与摩擦系数成正比，因此板之间的压降也遵循减小的趋势. 图9示出了在不同波纹节距下的努塞尔数与板之间的流速之间的关系. 从图9可以看出: 努塞尔数在图11中以脉动速度u / m？s表示. 从图9和图11中可以发现，在不同波纹高度下，板之间的传热系数和流速: 随着波纹间距的增加，努塞尔数更平滑地变化，而摩擦系数更剧烈地变化，并且阻力压降变化更大. 结合图8的传热表面上的温度分布，当波纹节距Z ＝ 6并且节距高度比P ＝ 2.4时，热交换器具有更好的传热性能和更高的传热效率. 3 3.1结论波纹的成角度的嘴和波纹的节距Z对板之间的流体流动有影响. 图9在不同的波纹间距下，板之间的努塞尔数和流速的动态状态影响更大，而波纹高度h对其有影响. 弱; 3.2波纹螺距Z对传热特性的影响大于波纹的角度和波纹的高度h，以及压力降，波纹螺距Z的影响小于其他两个； 3.3通过通过比较这三个参数，获得了本文研究的人字板式换热器的一组优化的板结构参数，即: 当波纹角簧片= 600且螺距高度比为P = 2.4时的波纹螺距Z = 6毫米.

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和segmeant ehie ratat iis 2.4，以及拼盘heaat exchahan gerhas goo dhae htra sfarer effiecienc. 关键词Heatheat Excel，结构优化，数值模拟浙江丰利被中国化工装备超细筛分组，中国化学测试设备百强和中国化学测试设备及网络百强评选为秘书长单位国家高新技术企业浙江丰力破碎设备入选. 据悉，这是中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会和国家石油和化学网络. 根据“公平，公正，开放，非营利”的原则，并根据{2012 2012中国化工设备百强评选方法”，企业自愿申报，行业专家评审，百强评审委员会和宣传等花了三个多月的时间才确定了“中国化工设备百强榜”. 享有“中国粉碎机专家”美誉的浙江丰力自成立以来一直坚持“高精度”. 成立于五十多年前，在技术创新和市场需求的引导下，立足于粉末技术前沿，坚持自主创新与引进技术相结合，依靠引进德国先进粉末的科研创新体系技术，吸收，消化和创新，创造了许多独特的知识产权以及国内领先和国际先进的技术，以及产品，并成功推出具有高技术含量的CMW Super. 涡旋粉碎机，CwJ超细粉碎机，CGM1000超细辊压机，HWV旋风粉碎机和HTC涡轮分级机等系列超细粉碎设备将粉碎细度提高到微米，亚微米甚至纳米级. 业界打出了响亮的“丰力”品牌；浙江奉力“超细粉碎设备”是中国粉碎设备行业首个荣获省级名牌产品，零突破的产品.

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