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在传质传热过程中,运用较为广泛的塔设备和板翅式换热器的性能很大程度上取决于其内部部件,如填料和翅片。由于规整填料和锯齿型错列翅片的传质传热性能优越,在实际工业生产中应用尤为普遍,对其进行优化具有实际应用价值。因此本文运用CFD数值模拟对规整填料和锯齿型错列翅片进行优化,以求进一步提高其传质传热性能。针对规整填料,传质发生在规整填料表面,通道内气体间相互碰撞形成的涡流虽在一定程度上强化了传质,但大量能量的消耗使得压降升高。为减小压降,本文在每个传质单元中非波谷区加入隔板,得到新型规整填料Mon-JKB-250Y。经CFD模拟得,当隔板边长为12.6mm、F=0.9~2.7时,压降减小28%~32%、气相总传质效率增加3.1%~5.5%、单位压降下的传质系数提高约29%~38%。随着隔板边长的增大,压降减小、气相总传质效率增大,单位压降下的传质系数则先增大后减小。当边长约为16mm时,单位压降下的传质系数达到最大;边长大于16mm后压降和气相传质效率变化较小。故隔板边长为16mm左右是最佳方案。运用显色化学反应可视化技术验证CFD模拟结果,平均相对误差约为10%,CFD模拟结果可靠。针对锯齿型错列翅片而言,翅片传热系数在沿流体流动方向上分布不均,在垂直于流动方向上的分布更不均匀,表现为翅片中心区域的传热系数大于边缘区域的传热系数。欲增加锯齿型错列翅片的传热系数,可提高翅片传热系数分布的均匀性。本文在翅片的中心区域表面添加V形纹路,将翅片中心区域的流体引到翅片边缘,以强化翅片边缘区域的传热。同时,中间区域的V形纹路增加边界层内的扰动,使得翅片中心区域的传热得到了强化。CFD数值模拟发现,在本文条件下,随V形纹路的高度和跨度增大,锯齿型错列翅片的压降增加;传热系数在V形纹路的高度约0.2mm时达到最大,且随V形纹路跨度的增大而增大;在翅片表面中间部分加纹路的强化传热措施比在整个翅片表面加纹路的强化传热措施性价比更高;V形纹路、V形圆弧纹路、圆弧纹路锯齿型错列翅片均可提高翅片的传热系数分布的均匀性、增大传热系数,其中V形纹路和V形圆弧纹路的优化效果好于圆弧纹路。故在翅片中心区域加纹路高度为0.2mm的V形纹路或V形圆弧纹路的强化传热效果最佳。