【板翅式换热器热力学特性仿真研究】
板翅式换热器因其紧凑的结构、小巧的体积和良好的经济效益,在航空航天、制冷空调、空气分离和石油化工等领域得到了广泛应用。其中,锯齿形翅片因其独特的热力学性能,在板翅式换热器中占据重要地位。传统的换热器设计和性能评估主要依赖于实验方法,但鉴于板翅式换热器内部流场和传热特性的复杂性,这种方法存在局限。因此,计算流体力学(CFD)模拟分析成为近年来优化换热器几何参数的有效工具。
本文聚焦于铝制板翅式换热器,特别是锯齿形翅片的热力学特性。通过CFD技术,研究人员可以快速获取直观的结果,同时减少实验研究的工作量,深入理解翅片内部的压力、温度、速度等参数的分布和变化,进而优化换热器设计。已有文献多采用二维或三维数值模拟方法,但这些方法可能无法完全反映实际的流动和传热特性,或忽视了翅片、隔板和流体之间的耦合传热问题。
本文采用商业CFD软件Fluent,建立了考虑翅片高度、厚度和间距的三维耦合传热模型,并通过实验进行验证。模型的建立基于板翅式换热器的基本单元,即翅片、隔板和封条组成的通道,流体在这些单元中流动并进行热交换。选取特定区域作为计算单元,简化了复杂结构的建模。
在网格划分上,采用GAMBIT软件进行高质量的六面体结构网格划分,尤其在翅片微小结构处保证了网格的疏密适中。在求解过程中,遵循连续性方程、动量方程和能量方程,以确保物理现象的准确描述。通过对不同锯齿形翅片参数的分析,可以评估其对换热器流动和传热性能的影响,为换热器的优化设计提供理论依据。
总的来说,这项研究通过CFD仿真深入探讨了板翅式换热器中锯齿形翅片的热力学特性,旨在改进换热效率,对于推动高效换热器的研发具有重要意义。通过对比不同参数下的性能差异,可以为实际工程应用提供更佳的设计选择,从而提高整体系统性能和能效。