基于汽車尾氣熱利用裝置煙-水換熱表面強化換熱研究.pdf

1、　　改革開放以來,在我國經(jīng)濟快速發(fā)展和工業(yè)化的進程中,原先的粗放型、高能耗的經(jīng)濟發(fā)展模式已經(jīng)逐漸暴露出其弊端,我國約有1/3的石油能源是被汽車所消耗,然而汽車內(nèi)燃機燃燒過程中,僅有約25%用于汽車行駛及附件,30%的能量以散熱的方式被消耗,約40%的能量則以尾氣排放的方式流失到環(huán)境中。如果能夠充分回收利用尾氣廢熱能量,將有利于提高車輛的燃油經(jīng)濟性,進而節(jié)約石油資源,減少溫室氣體排放,具有良好的環(huán)保功效。因此,汽車尾氣余熱回收利用技術(shù)已成

2、為當(dāng)今業(yè)內(nèi)熱點研究方向之一。
　　在汽車尾氣余熱回收利用技術(shù)中,對流強化換熱手段是其中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著對流換熱強化技術(shù)的進步,換熱器換熱性能不斷提升,這對汽車節(jié)能減排具有重要意義。針對汽車余熱換熱器具體強化換熱表面的強化機理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面研究較為匱乏,本文在分析了國內(nèi)外強化換熱技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀后,針對不連續(xù)雙斜向內(nèi)肋換熱管的內(nèi)肋進行了重新設(shè)計,采用流線型的內(nèi)肋形狀?；诙嗫v向渦發(fā)生技術(shù)和場協(xié)同理論的新型強化換熱管,文中使用場協(xié)同理

3、論對其強化換熱機理進行了探討,從場協(xié)同角分析該換熱管優(yōu)于其他常見換熱管的原因,為后續(xù)的仿真和實驗提供理論依據(jù)。
　　借助 ANSYS/ICEM-CFD 和 FLUENT 計算流體力學(xué)軟件,對圓形和方形內(nèi)肋換熱管都進行了建模及模擬仿真,得到不同內(nèi)肋管的綜合強化換熱效果隨尺寸變化的規(guī)律性,并對其特性尺寸(肋長l、肋傾斜角α、肋高度h和肋間距P)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,分別得出了內(nèi)肋的最優(yōu)尺寸。圓形和方形內(nèi)肋換熱管的內(nèi)肋最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：l=

4、38mm,α=45o,h=2.5mm,P=60mm和l=32mm,α=30o,h=4mm,P=60mm,其綜合強化換熱指標(biāo)PEC分別可達1.396和1.07。此外,對圓形DISR管和方形DISR管進行了綜合換熱效果的優(yōu)劣對比,使用場協(xié)同理論分析了圓形DISR管優(yōu)于方形DISR管的原因。
　　依據(jù)模擬仿真結(jié)果,選擇三種典型不同尺寸的內(nèi)肋換熱管和普通光滑管為實驗驗證對象,設(shè)計并搭建汽車尾氣熱利用裝置煙-水換熱表面強化換熱模擬實驗系統(tǒng)