聚偏氟乙烯换热器换热性能实验研究与数值模拟

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1、分类号TU83学号1108140412006学位论文聚偏氟乙烯换热器换热性能实验研究与数值模拟ExperimentalStudyandNumericalSimulationofheattransferperformanceofPVDFheatexchanger赵国春指导教师姓名孙金栋副教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别工学硕士专业名称供热、供燃气、通风及空调工程年级暖研12论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年7月答辩委员会主席赵静野教授论文评阅人匿名评审北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研宄工作及取

2、得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字.•曰期年6月<日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。xr年/月外曰>阵纟y日校外导师签名年月曰摘要摘要聚偏氟乙烯管壳式换热器具有耐腐蚀、抗结垢、传热效率稳定、价格低廉、适用性强的优点，适合于工业废水中低温余热回收。聚偏氟乙烯管壳式换热器的换热性能取决于管程与壳程内的流体流动及其相互耦合作用，而壳程流体的的流动状态则直接影响着换热器的换热性能。因此，研究管壳式换热器壳程流体的流动状态，找出换热管束布置方式、管间距、壳程流体入口流速、壳程流体入口温度以及折流板间距等因素对聚偏氟乙烯换热器换热性能的影响规律，对于提高聚偏氟乙烯换热器的换热效

4、率、降低运行能耗，具有重要的现实意义，研究结果可为建立聚偏氟乙烯换热器模型、优化换热器的结构设计提供指导和依据。建立了聚偏氟乙烯管壳式换热器的物理模型，利用Fluent流场模拟软件对换热器壳程流体的流动状态进行了数值模拟，对比分析了聚偏氟乙烯换热器和金属换热器的换热效果与壳程压降，指出了聚偏氟乙烯换热器的优势；分析了聚偏氟乙烯换热器壳程流体流动的规律以及影响聚偏氟乙烯管壳式换热器换热性能的因素，并在其它因素不变的情况下，改变其中任一因素分析其对换热器换热效果以及壳程压降的影响规律，得到了换热效率最佳且经济合理的聚偏氟乙烯管壳式换热器的结构设计参数。搭建了聚偏氟乙烯换热器的热量回收实验平台，改

5、变换热管布置方式和管间距，对比分析了其对聚偏氟乙烯换热器换热性能的影响，实验结果与模拟结果吻合较好，进一步验证了换热效率最佳、壳程压降相对较小的换热器结构设计参数；分别利用平均温差法和效能-传热单元数法计算出聚偏氟乙烯换热器的平均传热系数，误差在允许范围内，验证了实验结果的正确性；分析了壳侧努谢尔特数与壳程压降随壳程最窄截面平均雷诺数的变化规律，利用数据拟合，得到了聚偏氟乙烯换热器壳侧的传热准则关联式及流动阻力准则关联式。关键词：聚偏氟乙烯换热器；数值模拟；实验研究；准则关联式。IAbstractAbstractShellandtubeheatexchangerforPVDFhasthead

6、vantageofcorrosionresistance，antifouling，lowprice，strongadaptabilityandheattransferefficiencyisstable，whichissuitableforlowtemperaturewasteheatrecoveryinindustrialwastewater.TheperformanceofShellandtubeheatexchangerforPVDFdependsonthefluidflowoftubesideandshellsideandthemutualcouplingeffect，whileth

7、eflowstateoftheshellsidefluidisdirectlyaffectheattransferperformanceofheatexchanger.Therefore，researchingtheflowstateinshellsidefluidofshellandtubeheatexchanger，findingthearrangementofheatexchangetube，tubes