螺旋管换热器内多相流动阻力特性研究与探讨

发布时间：2020-06-02 22:48

【摘要】：螺旋管换热器由于其结构紧凑,换热效率高等优点在工业生产中得到了非常广泛的应用。压力降对于换热器性能好坏具有关键性的影响。螺旋管换热器管内普遍存在着多相流动,多相流动的复杂性使得螺旋管内压力降的研究非常困难。本文研究化工行业中使用的某种螺旋管换热器,对管内阻力特性进行分析计算,为开发性能优良的螺旋管换热器提供理论依据。本文借助计算流体力学软件Fluent对该螺旋管内摩擦阻力特性进行了模拟计算。探究质量流量、干度、压力、热流密度以及螺旋升角对换热器内多相流动阻力特性的影响规律。主要的研究结果如下:1.建立螺旋管模型,设置好参数并对其求解。对比相同工况下,数值模拟得到的摩擦阻力压力降与利用实验拟合式计算得到的压力降,结果表明所建立的螺旋管模型是可靠的。2.以上述模型为基础,对不同干度、质量流量、压力、热流密度下的螺旋管进行分析计算研究它们对阻力特性的影响。得到如下结论:在壁面热负荷影响下,管内的压力降随干度、质量流量的变化规律与无热负荷的情况下基本一致;管内摩擦阻力随着流体压力的增高而降低;随着质量流量的升高呈现指数增高;随干度的增大呈线性增大。3.改变螺旋升角建立更多的螺旋管模型并对其进行求解,发现不同螺旋升角下阻力特性几乎没有变化,表明螺旋升角对多相流动阻力特性的影响很小。4.由于压力越高压力降越小,因此在保证安全的前提下,螺旋管换热器的设计应该要尽可能提高管程压力。
【图文】：

浙江工业大学硕士学位论文（专业型） lltplgwxDdfF 0, ,Re,Re,（2-两相混合物密度： 1 m l g （2-混合物流量速度：m l 0 g0 （2-摩擦阻力系数：212TPm md Pfl （2-3 年，郑水华、牟介刚[39]等以水和空气为工质，通过实验方法研究了螺旋管摩擦阻力特性。实验简图如下：

图 3-2 Fluent 湍流模型没有一个湍流模型是万能的，湍流模型需要根据流动特性，计算资源，精确度水平，模拟时间等各方综合考虑后进行选择。3.2 关于 Ansys Fluent 软件的简介计算流体力学软件 Ansys Fluent 推出于 1983 年，在 1998 年进入国内市场，它是继PHOENICS 之后，第二个利用有限体积法开发并投放于市场的 CFD 软件。Fluent 是目前功能最为全面，适用范围最广的 CFD 软件。对于不同领域，FLUENT 公司开发了此领域的专用模块。强大的前处理程序模块 Gambit 是它最大的优势，能够非常方便地建立模型，，并进行网格化，非常适用于处理具有复杂外形计算流体力学模拟场合。3.2.1 有限体积法有限体积法作为广泛使用于计算流体力学领域的离散化方法，它的主体思路是：把
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK172

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周云龙;张立彦;;矩形截面螺旋管内气液两相流型转换数值模拟[J];化工学报;2014年12期

2 施瀚昱;郑水华;李嘉;;热流密度对立式螺旋管内气液两相流摩擦阻力特性的影响[J];轻工机械;2013年06期

3 郑水华;牟介刚;范文粲;李嘉;;螺旋管内气液两相流动阻力特性实验[J];农业机械学报;2013年11期

4 李朝阳;马贵阳;徐柳;;螺旋管内流场数值模拟[J];辽宁石油化工大学学报;2011年03期

5 毛宇飞;郭烈锦;甄飞强;郭萌;张文斌;白博峰;;螺旋管内汽水两相流摩擦阻力特性实验研究[J];工程热物理学报;2010年03期

6 崔洁;陈雪莉;王辅臣;龚欣;;新型旋风分离器内近壁面颗粒浓度的分布特性[J];中国电机工程学报;2009年S1期

7 董其伍;谢建;刘敏珊;王永庆;;管壳式换热器模拟中壁面函数选择分析[J];石油机械;2009年02期

8 牟介刚;张生昌;艾宁;寿涛;;离心泵试验的误操作及解决措施[J];流体机械;2006年09期

9 林宗虎;;多相流体力学及其工程应用[J];自然杂志;2006年04期

10 孙奇;赵华;杨瑞昌;张红岩;;垂直上升两相流漂移流模型研究[J];核动力工程;2006年02期

本文编号：2693876