【《某蓄热式相变换热器的翅片模拟案例分析》2600字】

1某蓄热式相变换热器的翅片模拟案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u10300某蓄热式相变换热器的翅片模拟案例分析 [42]。1.4初始条件和边界条件相变材料为石蜡，换壳程工作流体为水，具体物性参数见表3-4。表3-4材料物性参数Tab.3-4Parametersofthematerialproperty.材料密度热容导热系数黏性熔化热固化温度液化温度水998.241820.5880.001013石蜡67024300.210.002190000327.15332.15钢8029502.3216.311.5模拟结果和讨论1.5.1不同翅片个数通过对光管、4翅片换热管、6翅片换热管、8翅片换热管按以上步骤进行模拟，结果如图3-4所示。查看不同翅片个数换热管液相率比较图发现，随着翅片个数的增加，换热管的液相率变化随之加快。其中，8翅片换热管液相率变化最快，并在92s时达到1.0；光管(翅片数为0)液相率变化最慢，在562s时达到1.0，8翅片换热管的液相率变化速率大约是光管的6.1倍。由图中还可以看出，随着翅片数量的增加，液相率变化逐渐加快，说明翅片个数影响换热管的传热效率。图3-4不同翅片个数换热管液相率比较Fig.3-4Comparedwithdifferentfinnumberheatexchangetubeofliquidfraction.为了进一步分析传热过程，将结果导入Tecplot进行后续分析，得出不同翅片个数换热管的液相率云图，如图3-5、图3-6所示。以相差最明显的光管和8翅片换热管为例，在图3-5中，分别取100s、200s、300s、400s、500s、600s时的液相率云图，内管和外管之间的颜色变化部分是相变材料，随着吸热过程的持续，相变材料开始熔化，并将高温流体中的能量转化为潜热能量储存起来。在吸热过程中，可以清晰地观察到三种状态。首先是固体感应加热，之后当相变材料开始储存潜热时，其达到熔化温度，温度变化开始变缓，最后相变材料储存潜热完全并转换为纯液相。相变材料压缩密度越高的系统，其吸放热持续时间越长。但是由于光管没有翅片导热，变化过程还是较为缓慢。在图3-6中，分别取8翅片换热管0s，50s，100s时的液相率云图，内管和外管之间的颜色变化部分是相变材料，在吸热过程中可以清楚的看到相变材料的变化速度要比光管迅速，说明在增加翅片的情况下换热管的换热效率会得到显著提高。图3-5光管液相率云图Fig.3-5Liquidphaseratecloudchartoflighttubes.图3-68翅片换热管液相率云图Fig.3-5Liquidphaseratecloudchartof8finsheatexchangetubes.1.5.2不同翅片形状图3-7不同翅片形状换热管液相率比较Fig.3-7Comparedwithdifferentfinshapeheatexchangetubeofliquidfraction.通过对“Y”型翅片连接内管的换热管、“Y”型翅片连接外管的换热管、8翅片换热管按以上步骤进行模拟，结果如图3-7所示。查看不同翅片形状换热管液相率比较图发现，相同的翅片传热面积，“Y”型翅片并没有提高换热管的传热效率，依然是8翅片换热管的传热效率最高，液相率变化最快。比较“Y”型翅片连接内管的换热管和“Y”型翅片连接外管的换热管，得出当“Y”型翅片连接在外管时，换热效率会轻微优于连接在内管的换热管。由图中还可以看出，不同的翅片形状，液相率变化速度不同，说明翅片形状影响换热管的传热效率。为了进一步分析传热过程，将结果导入Tecplot进行后续分析，得出不同翅片形状换热管的液相率云图，如图3-8、图3-9所示，分别为“Y”型翅片连接内管换热管100s，300s，500s和“Y”型翅片连接外管换热管100s，300s，500s时的液相率云图。两者相差不大，但依然可以看出在500s时，“Y”型翅片连接内管换热管中的相变材料还没有完全液化，而“Y”型翅片连接外管换热管中的相变材料已经液化完成。将图3-8、图3-9与图3-6进行比较，得出翅片形状会影响换热器换热效率，同时相比于传统的翅片，“Y”型翅片不能提高换热管的换热效率。图3-8Y型翅片连接内管的换热管液相率云图Fig.3-8Liquidphaseratecloudchartof“Y”finsLinkinnertubeheatexchangetubes.图3-9Y型