重力熱管換熱器傳熱分析與數(shù)值模擬.pdf

1、近年來(lái)，隨著資源的不斷開(kāi)發(fā)利用，廢熱再利用成為了節(jié)能環(huán)保的有效途徑之一。常溫與中溫?zé)峁軗Q熱器在余熱回收中的應(yīng)用，可大大提高能源利用率。本文以常溫與中溫重力熱管換熱器為研究對(duì)象，采用常規(guī)設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)熱管換熱器。采用Fluent軟件對(duì)換熱器內(nèi)流體流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及熱管工作狀態(tài)進(jìn)行模擬仿真；研究了不同運(yùn)行參數(shù)與翅片參數(shù)對(duì)換熱器換熱性能的影響，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳運(yùn)行參數(shù)與相應(yīng)的翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)常溫重力

2、熱管換熱器進(jìn)行數(shù)值模擬研究，將熱管設(shè)置為定熱流密度邊界條件，對(duì)換熱器在不同運(yùn)行參數(shù)下的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析。為驗(yàn)證文中模擬方法的正確性，將經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果和模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果表明選用的模擬計(jì)算方法是合理的。
　　（2）對(duì)中溫重力熱管換熱器進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算研究，對(duì)換熱器中蒸發(fā)段與冷凝段內(nèi)的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)及熱管工作狀態(tài)進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示：熱流體入口速度較大時(shí)，換熱器傳熱效果得到改善，但速度過(guò)大時(shí)，熱管會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)

3、象，因此要將流體的速度控制在合理的范圍內(nèi)；煙氣入口溫度在733~753K范圍內(nèi)變化時(shí)，隨著煙氣入口溫度的增加，換熱器的換熱性能也有所改善，但相對(duì)煙氣入口速度對(duì)蒸發(fā)段與冷凝段內(nèi)流體溫度變化的影響，流體溫度受入口溫度的影響比較小。當(dāng)煙氣入口速度過(guò)大或溫度過(guò)高時(shí)，中溫與常溫過(guò)渡區(qū)水熱管管內(nèi)蒸汽溫度會(huì)高于熱管的工作極限溫度，會(huì)發(fā)生爆管現(xiàn)象。為此，根據(jù)熱管的工作狀態(tài)，可改變熱管的布置，比如增加中溫段熱管的管排數(shù)，改變熱管的管間距及熱管翅片參數(shù)等。

4、
　　（3）為得到中溫重力熱管換熱器的最佳運(yùn)行參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)熱管的翅片參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。分析蒸發(fā)段熱流體不同入口速度時(shí)，不同熱管翅片間距、翅片高度、橫向管間距以及縱向管間距對(duì)平均對(duì)流換熱系數(shù)、換熱器總換熱量、翅片效率、壓降、換熱器綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo) PEC的影響。結(jié)果表明：翅片間距取值范圍為5~6mm。熱管翅片高度取值為12~13mm，橫向管間距的最優(yōu)取值范圍為65~70mm。縱向管間距的最優(yōu)取值范圍為55mm~65mm，煙氣入