扁管蛇形间断波纹连续翅片侧流动与传热特性的数值研究

发布时间：2017-11-10 06:00

  本文关键词：扁管蛇形间断波纹连续翅片侧流动与传热特性的数值研究

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【摘要】：随着科技不断发展,经济社会各方面也快速发展,特别是工业生产布局扩大、规模成型等因素影响,使得工业用水、人们生活用水量都在增大。我国电站的发电机组以燃煤为主,而这些机组又需要大量的水,但现实情况是我国水资源比较贫乏,电力工业发展速度快,建设规模也逐年增大,这就要求必须找到既能满足电力发展要求又能节约水资源的方法。从上世纪30年代末开始电力工业就利用空气作为一次冷却介质,虽然空气冷却能力比水小得多,但它更廉价而且可随时取用,随后这种冷却方式得到了快速发展,这就是直接空冷技术。直接空冷技术是一种经济、节水、环保、换热性能好的冷却技术,近年在电站的空冷系统中有较多使用。空冷系统中空冷凝汽器冷却性能的好坏主要在于翅片的表面换热强弱。在电厂里单排扁管波形翅片热交换器应用较广泛,相比于椭圆管矩形翅片热交换器,其换热能力有很大的提高。对直接空冷系统中蛇形扁管间断波纹连续翅片翅侧流动和传热特性的研究进行了详细的模拟。本文针对电站常用的单排扁管波形翅片结构,建立了数学物理模型,采用数值的方法研究波形翅片热交换器翅片侧的流动和传热特性,把数值结果与实验结果进行比较,验证数值结果的可靠性。数值模拟了间断波纹连续翅片侧各种几何尺寸结构,包括翅片间距、翅片波形间距、翅片波形高度等几何尺寸。同时,研究了雷诺数、翅片间距、翅片波形间距、翅片波形高度等几何参数对间断波形连续翅片侧流动和换热的影响。分别分析了波形通道的努塞尔数和阻力系数特性,通过多元线性回归方法拟合了努塞尔数、阻力系数与各几何参数之间的关联式。研究结果表明间断波纹连续翅片比平直连续翅片能显著提高换热能力,间断波纹连续翅片翅侧通道能产生纵向涡和横向涡,纵向涡和横向涡能强化传热。当流体流过波纹通道时,流体的流动方向改变,增加了流体的扰动,所以翅片侧的流动和换热能力提高。Num,Seml和Sems随着翅片间距的增大而增大。Num和Sems随着波形间距的增大而增大,Seml随着波形间距的增大而减小。Num和Seml随着波形高度增大而增大,Sems随着波形高度的增大而下降。通过换热因子JF的求解得到了扁管翅片的最佳翅片间距、最佳波纹间距、最佳波纹高度。在本文条件下,由换热因子JF有,最佳翅片间距为3.0 mm,最佳的波纹间距为9.5 mm,最佳的波纹高度为2.3 mm。对换热器翅片侧性能的研究,拟合得到了包含所有设计的几何结构参数的线性拟合方程,在间断波形连续翅片设计过程中可以参考应用,这些几何结构参数可以为单排扁管间断波纹连续翅片的结构设计和工程应用提供依据。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124

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本文编号：1165341