芯体流道构型对全热交换器换热效果影响的数值分析VIP免费

芯体流道构型对全热交换器换热效果影响的数值分析*摘要：芯体是全热交换器的重要组成部分，是全热交换器进行热质交换的关键构件。本文对平板流道、三角流道翅片不导热、三角流道翅片导热三种情况下，全热交换器的热质交换进行了有限元模拟分析，结果表明：由于二次换热面的存在，使得三角流道翅片导热时，全热交换器的显热效率以及焓效率要明显的优于其他两种情况；而当进口风速大于0.8m/s后，三角流道翅片不导热条件下的焓效率逐渐的略优于平板流道的焓效率，这主要是由于前者的潜热效率随着风速的增加而减少的幅度要小于平板流道造成的。关键词：流道构型；全热交换器；有限元模拟；热质交换中图分类号：TB657.5文献标志码：ANumericalSimulationonthestructureofchannelofTotalHeatExchangeEquipmentEffectivenessZHONGQiu1,TAOYe1,2,YANGLi-ping1,CAIAn1,XUZi-jun1,LUOCai-yun1;ZHANGShuang-xi2Abstract:Thetotalheatexchangercoreisthekeypartfortheexchangeofheatandmassofthetotalheatexchanger.Inthepresentwork,finiteelementsimulationswereperformedwiththreedifferentstructuresofthetotalheatexchangerchannel,whichwererectanglechannel,triangularchannelwiththermalisolationfinandtriangularchannelwiththermalconductfin.Theresultsshowsthat:becauseofthethermalconductofthefin,triangularchannelwiththermalconductfinshowsbetterthesensibleheatefficiencyandtheenthalpyefficiencythanothers.Withtheincreaseoftheinletairspeed,theenthalpyefficiencyoftriangularchannelwiththermalisolationfinbecomesbetterthantherectanglechannel’s,whichmainlybecausethelossofvelocityintheformerisbiggerthanthelatter.Keywords:Structureofchannel;Totalheatexchangeequipment;Finiteelementsimulations;heatandmassexchange0引言我国能源形势紧张，建筑节能成为我国能源发展的重要战略[1]。建筑能耗未来将保持高速的增长，而空调能耗是建筑能耗的主要部分，因此，空调系统必须向着节能的方向发展[2]，随着人民生活空气质量的要求逐渐提高，对室内空气品质的要求也越来越高[3],[4]，致使新风能耗成为空调能耗的重要组成部分。如何保证在降低空调能耗的前提下，完成室内空气质量的改善已成为国际空调界关注的重要课题，研究表明：全热交换器可以有效的解决两者之间的矛盾Error:Referencesourcenotfound，全热交换器以其优异的热回收特性成为近年来空调行业的研究热点[6]。芯体作为全热交换器热质交换过程的关键构件，许多研究者对其开展了深入的研究：张立志等建立了全热换热器的基本模型，数值模拟分析了相关参数的影响[7]，并对全热交换器的节能效果进行了跟踪研究，分别开展了不同翅片材料对换热效率影响的研究[8]；清华大学的苏铭等开展了不同膜材料及厚度对全热交换器效率影响的研究[9],[10]。目前，随着全热换热器的小型化和紧凑化，芯体流道结构对换热器性能的影响越发显著。常用的换热器芯体多采用波纹板支撑三角形流道结构和条状支撑矩形小流道结构，清华大学的苏铭等对不同流道构型对全热交换器效率的影响进行了初步研究[11]，但其并未考虑翅片导热所形成的二次换热面对换热效率的影响。本文在充分考虑全热交换器芯体各个构件导热影响的基础上，采用有限元数值模拟方法，对芯体流道分别为平板流道、三角流道翅片不导热、三角流道翅片导热三种不同流道构型的全热交换器换热效果进行了研究，为提高全热交换器效率及其优化设计提供了基础的热分析依据。1物理模型典型的全热交换器芯体模型如图1所示，图中上侧为室外新风流道，下侧为室内排风流道，两侧空气在全热交换器芯体流道内交叉流动。图1.全热交换器芯体模型Fig.1TotalHeatExchangeEquipmentSchematicDiagram在全热交换器运行时，热湿交换膜两侧的新风和排风间存在温度差和水蒸气压力差，因此就会发生热质交换。对于无翅片支撑的全热交换器而言，其中显热的传递通过纸两侧流体的对流换热与纸导热来完成，而潜热的传递*则通过纸的湿传递来完成；而对于板翅式全热交换器，其热交换面还包括由翅片组成的...