146-低温热管换热器数值模拟研究.pdfVIP

低温热管换热器数值模拟研究 鲍玲玲，李亚楠 （河北工程大学能源与环境工程学院，河北邯郸 056038） 摘 要：在矿井回风余热预热新风用低温热管换热器研发基础上进行数值模拟研究，对 该换热器管外不可压缩流体流动情况进行了三维数值模拟计算。通过对换热器内部流场、速 度场、温度场和压力场的分析，研究课题研发的矿井回风余热预热新风用低温热管换热器可 行性。 关键词：矿井回风；翅片管换热器；数值模拟；对流传热 中图分类号：TK124 文献标志码：A Numerical Simulation of Low Temperature Heat Pipe Heat Exchanger Lingling Bao, Yanan Li (School of Energy and Environmental Engineering, Hebei University of Engineering, Hebei Handan, 056038) Abstract: On the basis of the research and development of low temperature heat pipe heat exchanger for preheating fresh air of mine return air heat , three - dimensional numerical simulation is carried out for incompressible fluid flow in the heat exchanger tube . The feasibility of the low temperature heat pipe heat exchanger for preheating fresh air of mine return air waste heat is studied by analyzing the internal flow field , velocity field , temperature field and pressure field of the heat exchanger . Keywords: mine return air; finned tube heat exchanger; numerical simulation; convection heat transfer 0 引言 矿井回风温度、湿度常年基本恒定，目前作为煤矿系统中优质的低温余热资源大多都是 直接排入大气，尚未有效利用。在部分地区通过热泵技术回收矿井回风余热得到了一定推广。 而基于热泵技术存在诸多问题，矿井回风低温热管技术应运而生。 低温热管换热器结构简单、排列紧凑、高效耐用，因而在工业传热中得到了广泛的应用。 而翅片管换热器传热传质过程的动态模型是十分复杂的微分方程，除了某些简单的或简化情 形外，很难获得精确解或解析解。因而，使用数值传热学对翅片管换热器进行求解分析，大 大减少了计算难度，既方便又增加了准确性。1 第一作者简介： 1.鲍玲玲，女，1982 年 2 月 4 日，河北石家庄正定人，博士研究生，天津大学毕业；副教授，河北工程大 学 能源与环境工程学院 ，从事供热供燃气通风及空调研究方向，电话，邮箱： lingling5934@163.com，邮编：056000，地址：河北省邯郸市邯山区光明南大街 199 号河北工程大学。 2.基金项目：国家自然科学基金资助项目 ；河北省自然科学基金资助项目(E2015402139) 1 低温热管换热器 室外新鲜空气由进风井送入井下巷道之后，因巷道围岩、机械设备散热等原因，最终由 回风井排出的浊风温度可达 15℃以上，相对湿度较大。冬季室外温度一般低于0℃，最低可 达-20 ℃以下。矿井回风与室外空气温差在20～30℃，这对于热管而言是完全可以进行高效 热能交换的。由于矿井回风具有低温、高湿、大风量、高粉尘、有一定腐蚀性等不利条件， 针对性地开发了矿井回风专用低温热管换热装置（见图 1），该装置属于热流体（矿井回风） 与冷流体（室外进风）互不接触的表面式换热器，最大