横排锯齿翅片通道冷凝传热与阻力性能的研究开题报告

全文总字数：4935字

1. 研究目的与意义

板翅换热器具有传热效率高、结构紧凑、适应性强以及制造材料范围广等突出优点，因而被广泛应用于工业生产的各个领域，而且在热能利用、余热回收以及一些特殊的用途上相比于传统的管壳式换热器有更显著的经济效益。

尽管各种翅片的结构不尽相同，但它们的强化传热机理都大同小异，即一方面通过翅片沿流动方向的不断错位，使边界层的发展被中断，故边界层较薄，最终降低了传热热阻；另一方面翅片尾部对流体有扰动作用，上游翅片引发的尾涡对下游翅片的换热有强化作用。

在各种翅片结构中，锯齿形翅片是一种比较高性能的翅片结构，在板翅式换热器的应用中占有极为重要的地位。

2. 国内外研究现状分析

板翅式换热器是一种高效、紧凑、轻巧的换热设备，要比传统的管壳式换热器的传热效率高20%～30%，成本低50%。

虽然板翅式换热器的结构形式很多，但其基本结构单元体大体相同，都是由翅片、隔板、封条和导流片组成，通常是在隔板上安置一翅片（用作二次传热面积），然后在翅片上安放一隔板，两边以边缘封条密封从而组成一个基本单元，许多这样的基本单元组成了整个板翅式换热器。

如果对多个通道以不同的方式叠置、排列并钎焊成整体，就可得到最常用的逆流、错流、顺流等不同流型的板翅式换热器。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：通过将实验、数值模拟与理论分析相结合的研究方法，即实验测定相关数据并推算其传热效率，数值模拟水蒸气在不同结构参数的横排锯齿形流道的冷凝传热性能，理论分析其流道结构表面烟气凝结形态，凝结过程以及受迫对流冷凝传热特性，优化翅片结构尺寸。

1) 实验测试出口温度，水凝结量及推算传热效率，数值模拟水蒸气在不同结构参数的横排锯齿形流道的冷凝传热性能，2) 揭示水蒸气流量、温度以及壁温对冷凝传热性能的影响规律，研究不同翅片对水蒸气冷凝的影响，优化翅片结构尺寸；3) 分析横排锯齿形流道结构表面水蒸气凝结形态，凝结过程以及受迫对流冷凝传热特性。

研究计划：第1~2周：前期理论准备，搭建试验台；第3~4周：进行2mm、6mm、9mm锯齿翅片实验并整理数据；第5~6周：依据实验结果进行不同结构尺寸翅片的数值模拟；第7~13周：分析实验数据及数值模拟结果，撰写论文；第14~16周：准备答辩相关事宜。

4. 研究创新点

主要研究方向为探究水蒸气在横排锯齿流道中冷凝传热特性，揭示横排锯齿流道结构表面烟气凝结形态，凝结过程。

主要创新点：1) 分析横排锯齿流道结构表面过热水蒸汽凝结形态与凝结过程；2) 揭示不同结构尺寸对水蒸气对流冷凝相变的影响。