两相闭式热虹吸管换热及熵产特性研究

发布时间：2017-10-23 00:20

  本文关键词：两相闭式热虹吸管换热及熵产特性研究

  更多相关文章： 热虹吸管 熵产 传热传质 数值模拟

【摘要】：两相闭式热虹吸管也叫重力热管,具有传热系数高、结构简单和温度适用范围广等特点,是一种传热性能优良的换热元件,深入研究热管内部传热传质的机理,对热管的强化换热研究有着重要意义。利用熵产分析法可以知道各个过程的不可逆损失,把热力学第二定律的熵产分析应用于热管的研究中,有助于揭示热管内部传热、相变和流动过程的耦合机理。本文针对两相闭式热虹吸管的换热及熵产特性进行研究,首先给出热虹吸管的数值计算模型并进行了验证,再给出热虹吸管的熵产计算模型。接着对热虹吸管管内启动过程的熵产特性进行研究,最后研究不同因素的改变对热管换热及熵产特性的影响。具体研究内容及主要结论如下:(1)给出了两相闭式热虹吸管的二维数值计算模型并验证,结果表明数值计算模型是可靠的。接着给出了热虹吸管的熵产计算模型,并用UDF编程实现了在Fluent软件中计算热虹吸管的熵产率分布和熵产数的计算。(2)对热虹吸管启动过程的非稳态熵产特性进行了研究,分别分析了局部熵产率和熵产数随时间的变化。发现各项熵产率及总熵产率的最大值主要集中在蒸发段壁面处,而对于热管整体来说,传热和相变熵产数的变化明显且趋势相似,且所占总熵产的比重较大,而粘性耗散熵产数不到1%且变化很小,故选择忽略粘性耗散熵产,主要研究热管内部传热和相变的熵产特性。(3)通过改变充液率、几何结构、工质和加热功率这几个因素,数值模拟研究了对热虹吸管换热及熵产特性的影响。发现在本文所计算的工况中,当工质为水,长径比为11.1,加热功率200W,充液率0.65时,热管的换热系数最大。并且总结了热虹吸管传热和相变熵产特性的变化规律,结果表明热管总熵产数受传热熵产数影响较大,这意味着热虹吸管内工质通过显热传热产生的能质损耗明显大于相变潜热传热的能质损耗。
【关键词】：热虹吸管 熵产 传热传质 数值模拟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 热虹吸管的原理及特性9-10
• 1.2.1 热虹吸管的结构和工作原理9
• 1.2.2 热虹吸管的基本特性9-10
• 1.3 国内外研究现状10-15
• 1.3.1 热虹吸管传热特性研究10-12
• 1.3.2 熵产理论研究现状12-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 热虹吸管的数值及熵产计算模型16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 热虹吸管数值计算模型16-23
• 2.2.1 物理模型16-17
• 2.2.2 网格划分17
• 2.2.3 流体体积模型(VOF)17-19
• 2.2.4 相变传质模型19-20
• 2.2.5 等效换热系数的确定20-22
• 2.2.6 边界条件及求解设置22-23
• 2.3 热虹吸管模型验证23-24
• 2.3.1 数学模型验证23-24
• 2.3.2 网格无关性验证24
• 2.4 热虹吸管熵产计算模型24-29
• 2.4.1 局部熵产率25-27
• 2.4.2 熵产数27-28
• 2.4.3 熵产计算方法28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 热虹吸管启动过程的熵产特性研究30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 启动过程的非稳态熵产计算30-31
• 3.3 局部熵产率特性31-38
• 3.3.1 相变熵产率31-33
• 3.3.2 传热熵产率33-35
• 3.3.3 粘性耗散熵产率35-37
• 3.3.4 总熵产率37-38
• 3.4 熵产数特性38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第4章 热虹吸管换热及熵产特性的影响因素分析41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 充液率和内径对热虹吸管换热及熵产特性的影响41-48
• 4.2.1 充液率和内径对热虹吸管换热特性的影响41-45
• 4.2.2 充液率和内径对热虹吸管熵产特性的影响45-48
• 4.3 工质对热虹吸管换热及熵产特性的影响48-56
• 4.3.1 工质对热虹吸管换热特性的影响49-53
• 4.3.2 工质对热虹吸管熵产特性的影响53-56
• 4.4 加热功率对热虹吸管换热及熵产特性的影响56-63
• 4.4.1 加热功率对热虹吸管换热特性的影响57-60
• 4.4.2 加热功率对热虹吸管熵产特性的影响60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-72
• 致谢72

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本文编号：1080763