凹槽板式空气预热器性能的实验与数值模拟研究

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1、分类号学号M201270851学校代码10487密级硕士学位论文凹槽板式空气预热器性能的实验与数值模拟研究学位申请人：段永一学科专业工程热物理指导教师靳世平教授答辩日期2015.05.21AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringNumericalSimulationandExperimentalResearchonthePerformanceofGroovePlateAirPrehe

2、aterCandidate:DuanYongyiMajor:EngineeringThermalPhysicsSupervisor:Prof.JinShipingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明

3、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属不保密□。于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学

4、硕士学位论文摘要作为余热回收的关键设备，板式空气预热器具有换热系数高、压力损失小、结构紧凑、可模块化生产安装、大型化发展等特点，应用前景十分广泛。随着化工装置大型化技术的发展，特别是制氢行业的大规模的需求，同时国内对板式空气预热器的研究较少，市场多数被国外厂商占据，因而对板式空气预热器的传热和阻力性能研究变得极为重要。本文所研究的对象是与江苏焱鑫公司合作研制的新型凹槽板式空气预热器。作为新产品的研发，测试其传热性能和阻力性能，得到传热系数和阻力系数的关联式，为后续的优化设计、投入生产十分必要。本文运用正交实验法和等流速法

5、对板式空气预热器进行了热工性能测试实验。正交实验结果表明，随着冷热流体流速的增加，板式换热器的总传热膜系数和阻力损失增大，温度对结果影响不大；等流速法获得了，在实验工况范围内，该型空气预热器的努谢尔数Nu准则式、传热因子j和摩擦阻力因子f和雷诺数Re的关系式。运用CFD数值模拟方法对实验原型和结构优化设计两个方面进行了探讨分析。实验原型的数值模拟结果和实验测试结果吻合度较好，相互验证了结果的准确性，说明数值模拟模型可以用来分析计算该型板式空气预热器的性能，当雷诺数满足3500≤Re≤28000时，可以采用模拟结果中的关系

6、式来指导设计。结构优化设计模拟改变板式空气预热器中凹槽结构高度进行了对比模拟分析，结果表明有凹槽结构的空预器的综合传热性能要优于平板式空预器，凹槽高度为12mm的实验原型的传热性能和阻力损失均小于凹槽高度为6mm的空预器模型。数值模拟结果为后续该型板式空气预热器的结构优化设计和工业应用提供了较好的数据资料。关键词：凹槽板式空气预热器性能实验换热准则式结构优化CFDI华中科技大学硕士学位论文AbstractAsakeyequipmentinwasteheatrecovery,plateairpreheaterhasawid

7、eapplicateprospectwithhighheattransfercoefficient,lowpressuredrop,compactstructure,modularizingproduction&installationandlarge-scaledevelopment.Withtherapiddevelopmentoflarge-scaletechnologyinchemicalequipment,theneedofplateairpreheaterinlarge-scalehydrogenproduc

8、tionindustryisgrowingparticularly.Meanwhile,thedomesticresearchofplateairpreheaterisrareandthemajorityofthemarketsareoccupiedbyforeignmanufacturers.Sotheresear