《斜向流換熱器強化傳熱及流動減阻機理研究》是依託鄭州大學，由古新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：斜向流換熱器強化傳熱及流動減阻機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：古新
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對管殼式換熱器這一熱力系統中應有最為廣泛的換熱設備能耗較高的現狀，著重解決換熱器傳熱性能提升的同時伴隨流體流動阻力大幅增加，以及現有數值模擬建模方法適用性不足兩個突出難題。提出殼程流體斜向流的全新概念，探索殼程流體斜向流動對於換熱器傳熱強化和流動減阻的作用機理，採用理論分析、數值模擬和實驗驗證相結合的方法，尋求基於殼程流體斜向流動的傳熱強化和流動減阻新途徑，發展和創新殼程結構設計理念，研究開發新型高效節能換熱設備，為提高我國工業節能降耗技術水平提供新技術和新裝備；確立基於換熱器真實實體模型的數值模擬建模新方法，在確保計算精度和大幅降低計算規模的前提下，實現在常規計算機硬體條件下，其他常用模擬建模方法未能較好解決的具有複雜殼程結構的大型管殼式換熱器數值模擬，完善傳熱傳質學基礎研究方法，為新型高效節能換熱設備研究及性能最佳化提供高效科學的輔助手段。
結題摘要
管殼式換熱器是目前國內外換熱設備的主要結構形式。本項目針對管殼式換熱器能耗較高的現狀，著重解決換熱器傳熱性能提升的同時伴隨流體流動阻力大幅增加，以及現有數值模擬建模方法適用性不足兩個突出難題。在以下幾個方面開展了研究工作：（1）相對於殼程流體橫向流、縱向流和螺旋流的流動狀態，首次提出了殼程流體“斜向流”的新概念，並對管殼式換熱器殼程典型流態進行了量化界定。殼程流體的傾斜流動狀態，兼有殼程流體橫向流動和縱向流動對於傳熱和阻降性能的雙重優勢，從而發展和創新了管殼式換熱器殼程結構設計理念。（2）研製開發了新型高效節能管殼式換熱器－簾式折流片換熱器，創新了換熱器殼程的結構形式，實現了殼程流體的斜向流動。研究表明，簾式折流片換熱器可明顯減弱或消除殼程流體流動和傳熱死區，提高殼程流場的均勻性，有助於有效利用傳熱面積，降低殼程流體的壓力損失；將換熱器場協同原理引入到簾式折流片換熱器的強化傳熱研究中，結果表明簾式折流片換熱器具有良好的速度場和溫度梯度場的協同性能，強化傳熱效果顯著。（3）考察了結構和操作參數對簾式折流片換熱器傳熱與流阻性能的影響，進行了典型管殼式換熱器傳熱與流阻性能對比實驗，推導了殼程傳熱係數準數關聯式和流體阻力降準數關聯式，並界定了簾式折流片換熱器殼程周期性充分發展區長度範圍，為簾式折流片換熱器工程設計和推廣套用提供了參考依據。（4）採用基於管殼式換熱器真實三維實體模型的幾何建模方案，首次提出了一種數值模擬管殼式換熱器殼程流體流動和傳熱的三維建模方法－“管殼式換熱器周期性全截面計算模型”，實現了具有複雜殼程結構的管殼式換熱器的數值模擬。
