新型人字形组合板式换热器及导流区的数值模拟

摘要：基于计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现：新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片（②板片）的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片（①板片）波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。

关键词：板式换热器 导流区 压降 流动 数值模拟 

单位：天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室 天津300072 天津市津能技术中心 天津300384