不同結構傳熱元件傳熱與阻力特性數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、回轉式空氣預熱器以其傳熱密度高、結構緊湊、耐腐蝕、壽命長、運行費用低等特點而被大型火電機組普遍采用。傳熱元件是回轉式空氣預熱器的重要組成部分,其傳熱與阻力特性直接決定了空氣預熱器運行的經濟性和可靠性。因此研究不同結構傳熱元件的傳熱與阻力性能對于選取和優(yōu)化設計傳熱元件,提高回轉式空預器性能有重要意義。
　　本文采用數(shù)值模擬及熱態(tài)實驗對比驗證的方法,對傳熱元件不同的幾何結構對板間通道內流場傳熱及阻力特性的影響開展研究,為傳熱元件板型的

2、選取、開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　通過對單波紋通道內流動傳熱進行二維數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)波紋結構極大的強化了通道內空氣擾動,增大了湍流流動強度。與兩平板間通道內流動模擬結果對比發(fā)現(xiàn),波紋結構大大縮短了流場內湍流流動達到充分發(fā)展階段所需流動距離,同時由于湍流流動的增強,單波紋通道內的溫度邊界層厚度明顯薄于平板通道間通道內溫度邊界層厚度,波紋結構對對流傳熱強化的效果顯著。同時通過對比不同波紋尺寸對溫度邊界層的影響發(fā)現(xiàn),在當量直徑一定時波紋高度對

3、溫度邊界層厚度影響效果顯著。
　　對波紋板與定位板放置呈不同夾角的流動通道進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)隨著放置夾角的增大,傳熱元件整體的對流放熱系數(shù)及阻力壓降均呈上升趨勢,且在夾角達到60°以后上升趨勢顯著。隨夾角的增大,阻力壓降增加速率遠大于對流放熱系數(shù)增加速率。為達到最佳經濟性能,應綜合考慮兩者動態(tài)平衡,得出最佳放置夾角。
　　對三種不同定位板結構的傳熱元件進行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),帶波紋結構定位板與波紋板配合的DU3c板型表現(xiàn)出極佳的換

4、熱性能,其內部流場分布均勻,無明顯高速氣流區(qū)域,空氣間充分擾動,強化了對流傳熱效果;采用兩塊相同結構的帶波紋定位板交錯放置的DNc板型雖然幾何結構復雜,但傳熱性能低于DU3c板型,且阻力壓降最高。常規(guī)定位板與波紋板配合的NU板型因其結構簡單,阻力壓降最小,有著良好的低阻性能,但因其通道內部結構簡單,出現(xiàn)高速氣流區(qū),流場內部擾動不強,整體傳熱性能最差。同時,對三種板型進行熱態(tài)實驗得出三種板型的傳熱特性曲線并與數(shù)值模擬結論對比,實驗結果與數(shù)