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交叉三角形波纹板流道的传热与流动研究

作　者: 赵伟杰
导　师: 张立志
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 空调能耗交叉三角形波纹板传热与流动
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着人们生活水平的提高,空调正在得到快速的普及,成为建筑能耗中的耗能大户。膜全热交换器由于能同时回收空气中显热和潜热,降低空调的能耗,因而具有广阔的发展前景。目前,市场上流行的换热器结构是板翅式。选择纸、膜等作为板翅材料时,翅片起不到强化换热效果,这限制了它在某些领域中的应用。交叉三角形波纹板换热器不仅增加换热面积,而且强化了内部流动,正在得到越来越多的重视。当前对交叉三角形波纹板流道进行数值研究的居多,实验较少。因此,有必要通过实验来研究其传热和流动,为工程设计提供理论基础。本课题的主要工作包括以下几个方面:(1)建立了交叉三角形波纹板流道的传热和流动实验台。测试了不同Re数的换热因子和摩擦系数。改变流道的宽高比(0.5-1.21)和加热热流密度(0.53kW/m2, 0.84kW/m2, 1.2kW/m2),研究每个参数对流道的传热与阻力特性的影响。研究表明:流道的高宽比越小,加热热流密度越大,换热与阻力综合性能越好。(2)利用IFA300热线热膜风速仪测量了交叉三角形波纹板流道内的三维速度,对气流方向速度分量进行频谱分析,研究流道内的流动特性。利用Tecplot软件绘出不同平面上的速度矢量场、湍流强度场和湍动能场。研究表明:交叉三角形波纹板流道很容易达到湍流;当Re=500时,流动趋于过渡流;当Re>1000,流动趋于湍流状态。(3)建立了交叉三角形波纹板流道的数学模型,用实验进行了验证,拟合得到在250≤Re≤4600范围内的换热准则方程式和摩擦系数关系式,给出了流道内部的速度矢量场、温度场和湍动能场。研究表明:利用低Re数k-ε湍流模型研究交叉三角形波纹板流道内的传热和流动是合理的;交叉三角形波纹板流道具有很高的传热效率是因为三角形交叉区域的顺时针的漩涡和复杂的二次流,强化了流动和传热。(4)研究了耦合传热对壁面温度分布和交叉三角形波纹板流道的传热的影响。发现理想壁面时流道的努塞尔数的模拟值是理想壁面时的2-3倍,三角形交叉区域的壁面温度大于平行区域的壁面温度。交叉三角形波纹板流道比平行板流道具有更好的换热与阻力综合性能。

交叉三角形波纹板流道的传热与流动研究

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