板式热交换器的流动传热模拟flowandheattransfersimulationofplateheatexchang
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题意义和目的 1
1.2板式换热器介绍 1
1.2.1板式换热器的构造和工作原理 1
1.2.2板式换热器的特点 1
1.3板式换热器国外研究进展 3
1.4板式换热器国内研究现状 4
1.5研究内容和方法 5
1.5.1研究的主要内容 5
1.5.2研究的主要方法 5
第二章 板式换热器的设计方案 7
2.1 初始数据 7
2.2 传统工艺计算 7
2.3 面积校核计算 10
2.4 压降计算及校核 10
2.5计算综述表 10
2.6本章小结 14
第三章 整体热水流道的ANSYS建模分析 15
3.1整体模型的建立 15
3.1.1建立几何模型创建模块 15
3.1.2板
*景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072*
式换热器热水流体通道的建模 15
3.1.3整体热水流道模型网格的划分 15
3.2整体热水流道的流动传热模拟 16
3.2.1边界条件的设置 17
3.2.2结果分析 18
3.3本章小结 21
第四章 平直板片和波纹板片的流动传热模拟 22
4.1平直板片的流动传热模拟 22
4.1.1部分平直板片的建模 22
4.1.2网格划分 22
4.1.3Fluent模拟分析 23
4.2波纹板片的流动传热模拟 24
4.2.1波纹板片的建模 24
4.2.2网格划分 25
4.2.3Fluent模拟分析 26
4.3平直板片和波纹板片的比较 26
4.4本章小结 27
第五章 人字形波纹板流体通道的建模分析 28
5.1人字形波纹板流体通道建模 28
5.2网格划分 28
5.3Fluent模拟分析 29
5.4波纹深度对换热的影响 31
5.5波纹间距对换热的影响 36
5.6本章小结 39
总结与展望 40
致谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
选题意义和目的
换热器是指以传热为其主要过程（或目的）的设备，被广泛应用于工业生产之中。例如锅炉设备的过热器、省煤器、空气预热器，制冷工业中蒸汽压缩式制冷剂，冶金工业中的热风炉等等都是换热器的应用实例[1]。
板式热交换器是近几十年来成长比较迅速、应用领域比较广泛的一种高效、新型、紧凑的热交换器。板式热交换器的应用领域很大，特别是更在医药卫生、食品安全、造船、化工等工业方面，而且由于板型、结构的不断优化，正一步一步地扩大它的应用范围。
目前，板式换热器的研究方式主要有三种：实验研究、理论研究和数值模拟研究。但因为板式热交换器内部的流道、结构很是繁琐，到现在仍然没有一种可以推广开来的研究技术，为了降低板式换热器的研究难度，所以将使用ANSYS数值模拟方法分析板式换热器的传热与流动特性。使用数值模拟方法对简化后的模型模拟，很可能难以准确地描述出板式换热器内部的实际传动换热，所以建立与实际尺寸一样的模型很有必要性。
1.2板式换热器介绍
1.2.1板式换热器的构造和工作原理
板式换热器按照构造可以分为可拆卸式（密封垫式）、全焊式和半焊式三种，这三种换热器又以密封垫式的应用最为广泛。如图11所示，密封垫式板式换热器主要由换热板片、密封胶垫、固定夹紧板、加紧螺栓、上下导杆、橡胶板等组成。在固定夹紧板上，板片和垫圈交替地安放，然后安装活动压紧板，最后旋紧压紧螺栓即可构成一台密封垫式板式换热器。每一张换热板片是按照一定的顺序相叠形成板片之间的流体通道，冷、热流体在板片两侧的流道内流动，通过换热板片进行热交换[1]。
1.2.2板式换热器的特点
传热系数高
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图11板式换热器结构简图
板式换热器与其他类型换热器相比有一个显著的特点即具有较高的传热系数，大约为管壳式换热器的数几倍。主要原因是流体在管壳式换热器的壳程的流动中存在旁路，当流体流过这些旁路的时候，并没有充分参与换热[2]。而流体在板式换热器的流动中，不存在旁路，板片上的波纹可使流体发生湍流，故而有较高的传热系数[3]。
对数平均温差大
在板式换热器中，一般情况下两种流体的流动形式是逆流（逆流流动是对数平均温差比较大的情况）。而在管壳式换热器中，两种流体的流动形式是错流，自然降低了对数平均温差[2]。
NTU大
传热单元数又叫NTU，是可以表现冷热流体之间换热过程中难易程度的参数，也是衡量换热器传热能力的参数[4]。NTU就表示换热器的传热能力强。
占地面积小
由于板式换热器的NTU大，所以在相同的换热量的情况下，所需的换热面积小，故换热器的尺寸就小。除此还有，板式换热器的结构比较紧凑，每个单位体积内的换热面积比别的换热器大很多[5]，故板式换热器的占地面积小。
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