板式換熱器傳熱的數(shù)值模擬及波紋板參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、與傳統(tǒng)的管式換熱器相比,板式換熱器表現(xiàn)出極強(qiáng)的熱傳遞特性。它的設(shè)計(jì)更加緊密,在單位體積內(nèi)可實(shí)現(xiàn)更大的換熱量,從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。本文分析了板式換熱器的傳熱機(jī)理,以雙通道模型為研究對(duì)象,數(shù)值計(jì)算了通道內(nèi)為單相流及兩相流的工況。在單通道模型數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上,采用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化了波紋板結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　本文在板式換熱器基本傳熱機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立了冷熱雙通道模型,將板式換熱器的傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為冷熱通道內(nèi)流體通過(guò)波紋板耦合換熱的過(guò)程。基

2、于單相流體對(duì)流換熱和凝結(jié)換熱機(jī)理的分析,探討了冷熱通道為單相流體及兩相流體的耦合換熱問(wèn)題。
　　以雙通道模型為研究對(duì)象,應(yīng)用流體力學(xué)(CFD)中的FLUENT軟件數(shù)值模擬了冷熱雙通道內(nèi)水-水單相流體的流動(dòng)及傳熱特性,分析了冷熱通道內(nèi)流體的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力場(chǎng)。數(shù)值計(jì)算中考慮了冷熱流體通過(guò)中間波紋板耦合換熱的影響,得到了中間波紋板隨時(shí)間變化的溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布,并研究了流體入口速度對(duì)冷熱通道內(nèi)的壓降和傳熱性能的影響。

3、　　以雙通道模型為研究對(duì)象,將兩相流混合物模型引入到計(jì)算中,數(shù)值模擬了冷熱通道中流體分別為低溫冷卻水和高溫飽和水蒸汽的工況。分析了冷熱通道內(nèi)流體的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力場(chǎng)。采用UDF(自定義函數(shù))實(shí)現(xiàn)了熱通道內(nèi)飽和水蒸汽冷凝相變的質(zhì)量和能量的轉(zhuǎn)換,給出了熱通道內(nèi)液相體積分?jǐn)?shù)分布特性,并研究了飽和蒸汽冷凝相變的方式對(duì)熱通道內(nèi)靠近波紋板附近流體流動(dòng)速度的影響。
　　基于單通道內(nèi)單相流體的數(shù)值模擬計(jì)算,采用多目標(biāo)遺傳算法,以熵產(chǎn)數(shù)最小和壓

4、降最小為目標(biāo)函數(shù)對(duì)波紋板進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)波紋角、波高及法向節(jié)距三個(gè)波紋板的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行多參數(shù)空間樣點(diǎn)設(shè)計(jì)。以采集的樣點(diǎn)響應(yīng)作為響應(yīng)點(diǎn)應(yīng)用響應(yīng)面分析法(RSM)構(gòu)建設(shè)計(jì)空間,然后應(yīng)用多目標(biāo)遺傳算法在整個(gè)設(shè)計(jì)空間中搜索滿(mǎn)足目標(biāo)函數(shù)的Pareto最優(yōu)解集。
　　本文數(shù)值模擬了板式換熱器雙流道模型內(nèi)流體的流動(dòng)及換熱特性,為以后板式換熱器整體性能的研究提供了參考。優(yōu)化波紋板的結(jié)構(gòu)對(duì)板式換熱器的性能的提高具有重要意