螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻特性研究

发布时间：2017-03-24 00:01

  本文关键词：螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 换热器是热力过程中的关键设备,广泛应用于能源、动力、化工、冶金、机械、交通、航空与航天等领域。换热器不仅是为了满足工艺的特定需要,而且也是回收能量、节约能量的有效装置,在回收利用余、废热能方面发挥着重大作用。70年代的世界能源危机,有力地促进了强化传热技术的发展。为了节约能源降低消耗,提高工业生产经济效益,要求开发适用于不同工业过程的高性能换热设备。螺旋扭曲扁管换热器正是适应现代化生产的需要,在传统管壳式换热器的基础上开发出来的一种新型高效节能的换热器。本文主要采用数值模拟和试验研究的方法对螺旋扭曲扁管换热器进行系统的研究,主要的研究工作如下: (1)将对流传热的场协同理论和流路分析法应用于螺旋扭曲扁管换热器管、壳程传热与流阻特性研究,并和弓形折流板换热器相比较。表明螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程流体均产生以旋转为主要特征的复杂流动,获得较强的旋转扰动,从而较大程度地强化了传热过程。因为壳程没有折流板,壳程不存在流动死区,壳程的流动阻力较小,同时也不易结垢。换热管之间保持点接触而且壳程流体主要作纵向流动,能很好地克服诱导振动,提高了其操作的可靠性。 (2)利用数值模拟的方法,研究了流体流动状态、物性参数和螺旋扭曲扁管几何参数对螺旋扭曲扁管换热器管、壳程传热与流阻特性的影响,表明螺旋扭曲扁管这种强化传热元件的强化传热效果和特点。 (3)利用数值模拟的方法研究了螺旋扭曲扁管的螺旋方向对其管程强化传热性能的影响。比较了螺旋扭曲扁管换热器和其他常用管壳式换热器壳程传热与流阻特性,表明螺旋扭曲扁管换热器的强化传热优势和特点。 (4)搭建换热器性能测试试验平台,制造多台螺旋扭曲扁管换热器模型进行试验研究,并和弓形折流板换热器相比较,得到螺旋扭曲扁管的几何尺寸、流体流动状态对螺旋扭曲扁管换热器管、壳程传热与流阻特性的影响,得出螺旋扭曲扁管换热器相对于传统管壳式换热器的强化传热优势和特点,验证数值模拟所得出的结果和规律。 (5)根据试验结果,通过多元数据回归提出反映螺旋扭曲扁管换热器管、壳程传热与流阻特性的准则关系式,具有一定的实用价值和工程意义,可以用来指
【关键词】：换热器 螺旋扭曲扁管 数值模拟 强化传热 试验研究
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 前言11-12
• 1.2 强化传热及其发展12-14
• 1.2.1 强化传热概述12-13
• 1.2.2 强化传热评价准则13-14
• 1.3 管壳式换热器强化传热的发展14-17
• 1.4 换热器的研究方法17-18
• 1.4.1 理论分析17
• 1.4.2 试验研究17-18
• 1.4.3 数值模拟18
• 1.5 螺旋扭曲扁管换热器的研究现状18-21
• 1.6 本文所做的工作21-22
• 第2章 螺旋扭曲扁管换热器性能分析22-28
• 2.1 螺旋扭曲扁管换热器结构22-23
• 2.2 螺旋扭曲扁管换热器管程性能分析23-25
• 2.3 螺旋扭曲扁管换热器壳程流路分析25-28
• 第3章 螺旋扭曲扁管换热器数值模拟研究28-65
• 3.1 换热器数值模拟研究概述28-32
• 3.1.1 换热器数值模拟概述28-30
• 3.1.2 数值模拟方法基本过程30-32
• 3.2 螺旋扭曲扁管换热器管程传热与流阻特性数值模拟研究32-48
• 3.2.1 计算模型32-36
• 3.2.2 流动状态及流体物性的影响36-39
• 3.2.3 几何参数的影响39-43
• 3.2.4 变向螺旋扭曲扁管管程传热与流阻特性研究43-48
• 3.3 螺旋扭曲扁管换热器壳程传热与流阻特性数值模拟研究48-65
• 3.3.1 计算模型48-50
• 3.3.2 流动状态及流体物性的影响50-55
• 3.3.3 几何参数的影响55-57
• 3.3.4 螺旋扭曲扁管换热器与其它换热器壳程传热性能的比较57-65
• 第4章 螺旋扭曲扁管换热器试验研究65-82
• 4.1 试验目的65
• 4.2 试验方案65-67
• 4.3 数据采集系统及仪器选择67-68
• 4.4 试验步骤68-69
• 4.5 试验数据处理69-71
• 4.6 试验结果分析71-78
• 4.6.1 管程传热与流阻特性71-74
• 4.6.2 壳程传热与流阻特性74-78
• 4.7 准则关系式回归78-82
• 4.7.1 管程给热Nu 与摩擦系数准则关系式78-79
• 4.7.2 壳程给热Nu 数与压力损失准则关系式79-82
• 第5章 螺旋扭曲扁管换热器工程应用介绍82-85
• 5.1 概述82
• 5.2 螺旋扭曲扁管换热器工程应用范围82-83
• 5.3 螺旋扭曲扁管换热器工程应用实例83-85
• 第6章 结论与展望85-88
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-95
• 附录试验数据95-100
• 符号表100-103
• 攻读学位期间成果103-104
• 致谢104

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王振通;李维;陈欢;;低不凝性气体含量下水平螺旋扁管管束中的沸腾换热实验研究[J];低温与超导;2010年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 刘庆亮;自支撑干式蒸发器传热与节能特性研究[D];华南理工大学;2011年

2 熊烨;BOG再液化系统组合式冷却器传热性能优化研究[D];华南理工大学;2011年

3 吴秋华;缩放管盘环式换热器数值模拟研究[D];华南理工大学;2011年

4 刘娇洋;钉头管自支撑式换热器的结构与应用研究[D];华南理工大学;2010年

5 杨蕾;扭曲管双壳程换热器传热性能的数值模拟与实验研究[D];华南理工大学;2010年

6 李兴;列管式换热器参数化设计及单管性能试验研究[D];吉林大学;2012年

  本文关键词：螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：264760