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首页三维模拟研究:纵向导热对错流微型换热器总包换热系数的影响
"这篇论文是2012年发表在《天津大学学报》上的,主要研究了纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影响。作者通过三维数值模拟方法,分析了这种微型换热器的温度分布、总包传热系数以及传热单元数,从而建立了一个总包传热系数的关联式。同时,论文还引入了一维对流-导热耦合模型来计算纵向导热影响系数K,这个系数与流体的质量流量、比定压热容、流体和间壁固体的热导率以及换热器的结构尺寸有关。" 本文的研究重点在于理解和预测错流式微型多通道换热器的性能,这种设备常用于化工、能源和其他高科技领域,由于其小型化和高效性的特点,对热管理至关重要。通过对流体流动和热量传递的精细模拟,作者发现纵向导热对总包换热系数有显著影响,并提出了一个利用K系数和关联式相结合的方法来估算总包换热系数。这种方法预测的结果与实际的三维数值模拟结果吻合度较高,显示了理论模型的有效性。 关键词涵盖了错流换热、微型换热器、纵向导热和总包换热系数等关键概念,表明了研究的针对性和专业性。中图分类号TK124则将该研究归类于热能动力工程领域,文献标志码A则表明这是一篇原创性学术论文。 这篇论文深入探讨了微型换热器设计中的一个重要问题,即如何考虑并量化纵向导热效应,为优化此类换热器的设计和提高其热效率提供了理论依据。对于从事相关领域的工程师和科研人员来说,这些研究成果具有很高的参考价值,能够帮助他们在设计过程中更好地预测和控制换热器的性能。
资源详情
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第
45
卷第
11
期
2012
年
11
月
天津大学学报
Journal
of Tianjin University
Vo
l.
45
No.ll
Nov.2012
纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影晌
袁希钢段宏悦罗灵爱
2
(1.天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室,天津
300072;
2.
法国萨瓦大学环境保护和工程技术优化实验室,法国)
摘
要:采用三维数位模拟获得错流式微型换热器温度分布、总包传热系数和传热羊元数,给出了总包传热系数关
联式,通过一维对流-导热祸合模型给出纵向导热影响系数
K.
K
为流体质量流量、流体比定压热容、流体和间壁固
体热导率及换热器结构尺寸的函数-用
K
和关联式求得的总包换热系数相来的方法预测错流式微型多通道换热器的
总包换热系数,与模拟结果吻合较好
关键词:错流;微换热器;纵向导热;总包换热系数
中图分类号
TK124
文献标志码
A
文章编号
0493-2137(2012)11-1007-06
Effect of Longitudinal Conduction
on
Overall Heat Transfer Coefficient
of Cross
Flow
Mini-Heat Exchanger
YUAN
Xi-gang
1
,
DUAN
Hong-yue
1
,
LUO
Ling-ai
2
(1.
State Key Laboratory
for
Chemical Engineering, School
of
Chemical Engineering and Technology,
Tianjin University, Tianjin 300072 , China;
2. Laboratory for Optimization ofthe Conception
and
Engineering for Environment, University of Savoie , France)
Abstract:
Three-dimensional numerical simulation was used
to
obtain
tempera
阳
re
distribution , overall heat transfer
coefficient and heat transfer unit number
of
a cross flow mini-heat exchanger. The heat transfer coefficient correlation
was given from the simulation. A one-dimensional convection-conduction coupled model was
employ
巳
d
to
develop a
coefficient
of
longitudinal conduction effect K , which was a function
of
fluid mass flow rate , specific heat capacity
of
fluid, therrnal conductivity for fluid and wall material and the structural parameters
of
the heat exchanger. The
coefficient
K was used to correct the overall heat transfer coefficient
of
the cross flow mini-heat exchanger. A calculat-
ing method for the heat transfer coefficient was that the coefficient
K was multiplied by the overall heat transfer coeffi-
cient which was calculated from the heat transfer coefficient correlation. The estimated overall heat exchange coeffi-
cient
by
the proposed method was compared with simulated resu!ts and satisfactory agreement was obtained.
Keywords: cross flow; mini-heat exchanger; longitudinal conduction; overall heat transfer coefficient
设计常规的换热器时,平行于流体流动方向的热
传导,即纵向导热的影响通常被忽略不计,这是由于
与冷、热两侧之间的换热量相比,纵向导热量很
小.然而在微型换热器场合;当换热器尺寸达到毫米
级或以下时,流体内部特别是冷、热两侧之间的导热
材料(间壁)的热传导对换热器性能的影响变得比较
显著.
Li
等
[1]
对水力学直径为
50
-
100μm
的微通道在
收稿曰期
2012-01-12:
修回日期
2012-04-15
去离子水人口
Re=20
-2
400
条件下进行实验研究,
结果表明微型换热器在小流量下操作,微通道局部努
塞尔数
Nu
分布与宏观换热器的有很大差别.
Qu
等
[2]
对水力学直径为
86.58μm
的微通道散热器在水流动
状态
Re=
1400
下进行了实验研究及数值模拟,研究
结果证明纵向导热对热通量和局部
Nu
的分布有很
大影响,热通量和
Nu
在微通道换热器的人口段数值
较大,充分发展后热通量和
Nu
为恒定值.
Maranzana
基金项目:天津大学化学工程联合国家重点实验室开放基金资助项目
作者简介:袁希钢(
1955
一
)
,男,博士,教授田
通讯侍者:袁希钢,
yuanxg@tju.edu.cn
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