1、    板式換熱器板片結構參數對換熱性能影響的分析    陳瓊光摘要：本文針對板式換熱器進板片的波紋結構行數值模擬分析進行簡單分析。我們研究的重點就是從數值模擬仿真入手，利用cfd軟件，進行流場分析、計算、預測的專業軟件。通過ug軟件，可以分析并顯示發生在流場中的現象，在比較短的時間內，能預測性能，并通過改變各種參數，達到最佳效果，為后續更好的研究找到方向。關鍵詞：板式換熱器板片；數值模擬；ug1引言換熱器是廣泛應用于化工、石油化工、動力、醫藥、冶金、制冷、輕工等行業的一種通用的換熱設備。冷熱流體的換熱均發生在換熱板片上，此外還要承受板片兩側的流體壓差，

2、所以作為板式換熱器傳熱部件的板片研究、開發越來越受到重視。板式換熱器的性能主要體現在總傳熱系數和壓降兩方面。本文基于板片的初步模型，和板式換熱器流動與換熱機理，應用有限元和理論分析相結合的方法，圍繞板式換熱器板片結構參數對換熱性能的影響分析展開研究。運用3d軟件對人字形波紋板式換熱器板片進行建模及分析。2主要研究內容現有的板式換熱器設計多以選型計算為主，選配過程中局限性較大。有時受操作工藝、操作空間等客觀因素限制，廠家現有板片無法滿足生產勞動特定性能及運行特征的要求，就要根據實際操作參數，進行板片的開發成型設計。因此研究特定條件下板片幾何參數對換熱性能的影響，對板片開發成型設計工作具有現實指導

3、意義。現在的研究方式基本上是：數據分析、實際應用經驗、研究性試驗數據分析等。這些方法是可行的，可是周期長、成本高、對過程計算要求精確，任何中間環節出現問題，都會導致后續研究無法進行，或浪費大量時間。近年來，隨著計算機技術的高速發展，有限元法已經在結構工程強度分析方面得到了非常廣泛的應用。本文利用ug軟件進行板片的結構設計、網格劃分，通過有限元分析對人字形波紋板式換熱器內流體的流動和換熱進行數值模擬分析，具體的分析有以下幾個方面。（1）通過在其他條件都一定的情況下，不同波紋角度的板片結構分析，得到板片換熱性能較好區域；（2）通過在其他條件都一定的情況下，不同波紋深度的板片結構分析，得到波紋深度性

4、能最優區域；（3）通過在其他條件都一定的情況下，不同波紋間距的板片結構分析，得到波紋間距較好區域。3模型建立根據板式換熱器板片制作圖建立分析計算模型，模型按照設計的要求，包括板片波紋形式、主要結構特點。將建好的物理模型，劃分成可計算的網格模型。在流體的模擬計算過程中，為保證計算的速度和突出計算的重點，所以在用fluent前處理軟件建立蒸發冷卻器的網格模型時，應該對板片模型做相應簡化。由于板片為不規則模型，不能直接生成結構性網格，且板片結構中所包含的物理模型比較復雜，不規則的網格模型會加大計算收斂的難度和影響計算的精度。如果在劃分網格時適當的將板片進行分區，分成圓柱、圓弧等一些規則模型。這樣可降

5、低網格劃分的難度，并且提高網格的質量。首先對現有產品做整體性能分析，進一步驗證本文研究范圍的合理性。通過分析數據得到，板片波紋形式對流體流速、阻力有著決定性的影響，是影響換熱性能的重要因素。所以，確定本研究不再過多考慮板片角孔區、導流區對整體換熱影響，重點分析板片的波紋傾角、波紋深度、波紋間距不同時對板片換熱性能的影響。并且制定了分析方向，得到分析結果。在有限元數值模擬分析后，得到各種條件下呈現的不同的速度場、溫度場、壓力場。4基本方法通過分析影響換熱性能的主要因素、板片的結構特點，做出更適合分析的流體分析模型，找到課題研究和結果的決定性因素和參數。基于板片的模型參數，進行初級建模，然后利用有

6、限元分析模塊功能對初級模型進行數值模擬分析。板式換熱器設計主要考察整體的壓力降和總體換熱系數，壓力降直接影響到板式換熱器的大小，而總體換熱系數則直接影響換熱器整體換熱性能。換熱系數的計算是一個比較復雜的過程，目前比較流行的方法是對數平均溫差法和ntu法。在計算機沒有普及的時候，各個廠家大多采用計算參數近似估算和流速一總傳熱系數曲線估算方法。目前，越來越多的廠家采用計算機計算，這樣，板式換熱器的工藝計算變得快捷、方便、準確。通過以上各個物理參數的關系，可以看出，當換熱量相同，溫度相同，傳熱系數越高，所需要的換熱面積就越小，這樣產生的成本就越低，這是在生產過程中所追求的。這就提示我們在做設計的時候要更多的考慮如何提高板換的效率，這個任務就很自然的落到了每個板片上面。6結束語本文根據人字形波紋板片的實際結構和尺寸，建立了冷熱雙流道換熱計算模型，運用計算流體力學軟件對板式換熱器內流體的流動和換熱特性進行了三維數值模擬研究，