蓄热式换热器蓄热体强化传热的研究

资源短缺是当今世界广泛关注的问题之一，余热回收是一项重要的节能途径。作为余热回收的重要部分，蓄热式换热器以其体积小，造价低，效率高等优点，广泛应用于工业领域。本文从理论分析和数值模拟两个角度对蓄热体的热工特性进行研究，对蓄热式换热器结构参数和操作参数进行优化，达到节能效果最佳的目的。 本文提出了一种新型蜂窝陶瓷蓄热体——缩放通道蜂窝蓄热体，在综合分析国内外的研究现状的基础上探讨了蓄热体热工特性的研究方法，采用流体力学软件FLUENT对陶瓷蜂窝蓄热体内部流体流动过程、传热过程进行模拟研究，得到蓄热室内温度和压强分布，分析各参数对蓄热体的传热特性和流动特性的影响，通过正交试验确定换热器最优结构和最佳运行参数。具体包括以下几个部分内容： (1)讨论了蓄热式换热器热工特性的几种典型的研究方法，并对比分析了几种方法的适用范围及优缺点，确定运用数值模拟对新型蓄热体工作过程进行分析，结合理论分析了解其内部流体流动和传热机理。 (2)对缩放通道蜂窝蓄热体进行模拟研究，并与传统等截面缩放通道蓄热体进行对比分析。对相同体积大小的蓄热室，缩放通道蓄热体的压力损失要大于等截面通道蓄热体，但传热速率可增大10%以上，对流传热系数高出20%以上。 (3)分别讨论了蓄热室结构参数(通道缩放比、通道基准直径、蓄热室高度)和热工操作参数(流体水当量、交换时间)对蓄热室性能评价指标(压力损失、传热速率和对流传热系数)的影响，并得到影响曲线。 (4)利用正交试验方法设计方案，分析通道缩放比、基准直径、气体入口流速和交换时间这四个因子的变化与蓄热室总压降、传热速率和对流传热系数的相关性，在本试验范围内选定蓄热室热工特性综合效果最佳的方案：基准直径30mm、入口流速8m/s、缩放比0.6，交换时间60s。 本研究为蓄热式换热器的强化传热提供了一个新的思路，为进一步研究提供了一定的理论依据。