空气—空气全热交换器的性能研究及结构优化

摘要

在经济发展和全球性能源危机的双重因素下，人们一方面对室内空气品质的要求提高，另一方面又大力提倡节能减排，所以在暖通空调领域，就形成了节约能源和改善室内空气质量的矛盾;全热交换器作为解决这个矛盾的理想设备之一，具有广阔的应用前景，备受国内外的关注。
　　为提高国内全热交换器产品的热回收效率，进而提高产品的市场竞争力，本文针对国内市场一种常见板翘式全热交换器，从芯体通道构型到全热交换芯材再到整体结构进行了系统深入的研究，主要工作及结论如下:
　　(1)本文采用数值模拟的方法研究了芯体通道构型、翅片二次换热面对交换效率的影响。结果表明:对于板翘式全热交换器，应考虑波纹板所形成的二次换热面，且正三角形流道较其他通道构型性能更佳;并且采用高导热翅片材料可以有效的提高全热交换器的交换效率。
　　(2)本文使用热线法测量设备，结合设计制作的芯材热质交换性能测试实验装置，对芯材的导热性能及湿扩散性能进行了研究，并结合SEM图，分析了微观结构对芯材吸湿行为的影响，结果表明:芯材的含水率影响芯材的导热系数，同时发现内部结构整齐，有纳米孔口，且空隙分布均匀的芯材有良好的透湿性能;研究结果为高效导热透湿膜的设计提供了依据。
　　(3)采用实验与数值模拟相结合的方法研究了芯体迎风面气流分布对换热效率的影响。研究发现，全热交换器在实际的应用过程中，由于入口段结构不合理产生漩涡、回流等现象，使得芯体迎风面的气流分布是不均匀的，且这种不均匀性会降低全热交换器的换热效率;这也表明优化全热交换器流道结构来改善芯体迎风面的气流分布均匀性对换热效率的提高也极为重要。
　　(4)本文建立了全热交换器综合测试实验台，并根据前文的分析，提出了全热交换器的结构改进思想，并在实验台上对改进方案做了对比分析，结果表明:这种新型全热交换器结构能够有效的提高换热效率。
　　本文对全热交换器的研究提出了一些新思路，为其优化设计提供了理论参考，对全热交换器的进一步发展具有重要的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源与背景

1．1．1 课题来源

1．1．2 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 全热交换器简介

1．2．2 研究现状

1．2．3 存在的问题

1．3 研究目标、内容与创新点

第二章 芯体通道结构的研究

2．1 数值分析方法简介

2．1．1 计算流体力学简介

2．1．2 FLUENT软件简介

2．2 ANSYS Worbench 14．5平台的使用

2．2．1 ANSYS Workbench 14．5的工作流程

2．2．2 物理模型的建立

2．2．3 网格的划分

2．2．4 求解与后处理

2．3 数学控制方程

2．4 模拟计算及结果讨论

2．4．1 全热交换器性能参数计算公式

2．4．2 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 芯材的性能研究及优化设计

3．1 芯材导热透湿性能研究

3．1．1 芯材导热性能研究

3．1．2 芯材透湿性能研究

3．2 敷膜多孔纸的设计与优化

3．2．1 敷膜多孔纸的设计

3．2．2 实验测量

3．2．3 数值分析

3．2．4 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 全热交换器结构优化研究

4．1 全热交换器综合测试实验平台

4．1．1 测试系统简介

4．1．2 全热交换器测试工况及评价方法

4．2 芯体迎风面的气流分布研究

4．2．1 数值分析

4．2．2 结果与讨论

4．3 全热交换器结构优化设计

4．3．1 结构改进方案

4．3．2 实验测量

4．3．3 结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 节能分析

5．1 经济效益分析

5．2 投资回收期分析

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢