22 含有导流挡板膜片式换热器换热特性的数值分析与实验研究.pdfVIP

通风 第21届暖通空调制冷学术年会（2018）文集 Ventilation 含有导流挡板膜片式换热器换热特性的数值分析 与实验研究 胡映宁，咸兆坤 ，王 艳 （广西大学， 广西壮族自治区南宁市 530004） ［摘要］本文对含导流挡板的膜片式换热器换热特性进行数值分析与实验研究。采用 fluent 软件研究了新 风进风温度和速度对换热器的换热效率、通道内部的温度场、气流分布、压降及传热速率的影响。数值研究表 明换热效率与新风进风速度有关，与进风温度无关；换热器的传热速率受到温度和速度共同影响，速度是主要 影响因素。在本文研究条件下，速度从 0.8m/s 增加到 2m/s ，换热效率下降了 22.5% ；新风进风温度为 38℃ ， 速度为 2m/s 时每层通道的传热速率达到了 15.6W；而新风进风温度为 30℃ ，速度为 0.8m/s 时，每层通道的传 热速率仅为 4.3W 。通过数值模拟分析得出，新风气流通过换热器后气压会下降并且速度越大压降越大。数值 模拟压降随新风进风速度变化结果与数值计算的误差在 8.6% 以内。通过实验研究了换热器的换热效率，研究 表明含有导流挡板膜片式换热器在新风进风速度为 0.85m/s 时，换热效率可达 81% ，因此，适当降低新风进风 速度，可获得更好的热回收效果。 ［关键词］膜片式换热器；换热效率；传热速率；压降 0 引言 相对湿度为 60% ，每天 24H 运行时不同地区的投资 膜片式换热器具有换热效率高、稳定好及压降 回报周期不同，在 1.36~3.3 年之内，具有良好的社 低等特点，广泛应用于新风换气系统，其能量回收 会经济效益。 率可达 70%~90%。换热器的换热效率受材料、结构 综上，国内外学者对不同结构、材料及实际工 和环境等因素影响。许多学者对换热器的性能进行 程应用的换热器进行了较多研究。但是在理论和数 多角度的研究，其中包括了换热器的换热原理、发 值仿真研究时往往会对紧膜片式换热器简化成无内 展趋势及制约因素等，指出应从换热器非稳态模型、 部导流挡板，由此得到的分析结果难以真实反映换 区域性应用、气流形式等方面进行研究 [1] ；以及结 热器内部气流、温度变化趋势。本文针对具含有导 合流体力学软件对换热器存在不足进行优化设计。 流挡板组成的多气流通道换热器，利用对数平均温 按应用条件归纳主要有以下几方面的研究： 差法进行数值计算换热器的换热效率、传热速率和 在结构方面，Alberto[2] 通过数值方法对多层、 压降，然后通过 Fluent 模拟分析叉流 – 逆流 – 叉流 逆流式、平行板式结构的换热器的轴向和横向传热 形式的换热器通道内部气流和温度变化。最后通过 特性进行拟合研究，结果表明换热器温度场分布、 实验研究揭示其换热特性与本质，为该类型换热器 局部传热速率，总传热系数、出口处温度与文献 [2] 应用提供更接近实际的参考依据。 的结论一致。Zhang[3] 对六边形叉流式换热器的气流 1 CFD 仿真模型建立 流场进行分析，并与对流形式的换热器在 5 组不同 本文研究对象为六边形含有导流挡板膜片式换 1 a 1 b 风量下的换热效率进行比较，结果表明在对流形式 热器，如图 （ ）所示。其尺寸和网格如图 （ ） 的换热效率比叉流式的高 5%。 所示，相关参数见表 1。