涡流发生器的强化传热与抑垢特性研究
发布时间：2020-12-23 03:01
涡流发生器作为一种被动强化传热技术越来越受到人们的关注。本文将利用涡流发生器在强化传热方面的研究为基础,以换热面上涡流发生器的几何结构参数和流体工况参数为研究重点,借助数值模拟方法对涡流发生器关于换热面的析晶和颗粒污垢特性进行深入的研究,最终揭示涡流发生器抑制换热面污垢（析晶和颗粒）沉积的机理。在雷诺数Re=214-10703的范围内,通过数值模拟方法对有孔和无孔的两种矩形翼涡流发生器的通道进行了传热和流阻特性的研究。同时,以传热因子j、阻力因子f以及综合换热性能PEC作为评价指标,对冲孔矩形翼涡流发生器的结构参数（孔径和孔位置）进行了详细的研究。通过对比综合换热性能指标可知,冲孔矩形翼涡流发生器的综合性能要优于无孔矩形翼涡流发生器。此外,冲孔矩形翼涡流发生器的传热因子和阻力因子均随孔径的增大而减小,但阻力因子的减小幅度大于传热因子的减小幅度。不同冲孔矩形翼涡流发生器的冲孔位置对强化传热能力的影响较小,但对通道的流动阻力影响很大。在不考虑污垢诱导期的情况下,针对析晶污垢,建立了CaSO4析晶污垢形成过程的数学模型。而针对颗粒污垢,首先基于颗粒反弹沉积模型,综合考虑...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
污垢形貌图
1.2.2 涡流发生器涡流发生器作为一种被动强化传热技术引起了人们的兴趣。所谓涡流发生器就是如图1-2 所示的突起的三角形片，又称小翼，它们对准来流方向设置，可以使流体扰流后产生沿主流方向前进的一对旋转的涡，称为纵向涡。图 1-2 涡流发生器的涡旋流线[13]Fig. 1-2 Vortex flow line of vortex generator涡流发生器最早提出时，主要应用在空气动力学领域[14]。后来，Jonhnson 和 Joubert[15]研究了三角翼涡流发生器对换热器空气的强化传热影响，开创了涡流发生器在换热器领域应用的先河。现如今涡流发生器的种类越来越多，根据涡流发生器结构的不同可将涡流发生器大致分成两种[16]：翼型涡发生器和绕流柱体涡发生器。目前翼型涡流发生器应用较多，主要有矩形翼、三角形翼和梯形翼等；而绕流柱体涡发生器应用比较多的是挡板、圆柱体、圆锥体以及球体等。随着时代和科技的发展，近年来又出现了几种新型的涡流发生器类型，其传热性能及压降特性的综合效果相比于以前得到进一步的提升，比如斜截圆柱体涡流发生器、斜截椭圆柱体涡流发生器以及斜截半柱面涡流发生器等[17]。1.3 传热方面的研究现状1.3.1 涡流发生器强化传热特性在强化传热方面，Sanchez 等[18]对布置三角形翼涡流发生器的圆管的换热特性进行了研究，结果发现：在换热量相同的情况下，?
通道换热面传热因子 j 和阻力因子 f 分别定义为： 1/3j =N u /RePr (2- 2c of = 2 pA / A u(2-1为了综合考虑强化传热能力以及阻力损失，定义综合换热性能指标 PEC[17, 66]为：1/3PEC j f(2-1.1.2 物理模型模型通道为长 L=1000 mm、宽 B=100 mm、高 H=8.5 mm 的矩形通道。箭头方向为的流动方向，涡流发生器采用迎流方式布置在通道底部，轴对称布置 2 列 9 排，攻角0°。其中进口段 A 为 140 mm，前后两个矩形翼的间距 D 为 90 mm，左右两个矩形翼的 C1为 20 mm。同时，为使入口流速均匀，且避免出口产生回流，计算区域将在入口处口处分别向上下游延长 10de的距离。通道的具体形状和尺寸如图 2-1 所示。矩形翼涡生器长 a=25 mm，高 b=6 mm。冲孔位于矩形翼的中心位置，孔直径为 d=3 mm 的圆孔孔的中心到侧壁面和底面边缘的宽度和高度分别用 e 和 c 表示。矩形翼涡流发生器的尺寸如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]腰槽开孔矩形翼涡流发生器的传热和流阻特性[J]. 徐志明,熊骞,王景涛,韩志敏. 化工进展. 2017(06)
[2]直接空冷凝汽器翅片管颗粒沉积特性数值模拟[J]. 张学镭,孙苗青. 电力科学与工程. 2016(11)
[3]竖直通风管道内颗粒物沉积数值仿真研究[J]. 安朴艳,庄晨,胡德安. 计算机仿真. 2016(11)
[4]颗粒在换热面上沉积的数值模拟[J]. 张宁,杨启容,李军,王勇. 青岛大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]涡流发生器强化传热的数值模拟[J]. 原平方,张婷,齐文哲,郭凯,张小波,刘春江. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(01)
[6]利用LBM-FVM-CA耦合方法模拟管表面上的颗粒沉积与脱离过程[J]. 童自翔,何雅玲,李印实,谭厚章. 科学通报. 2016(17)
[7]液固两相流冷渣器内的防除垢研究[J]. 熊兴,杨学忠. 热力发电. 2015(12)
[8]物性对换热表面颗粒沉积特性的影响[J]. 唐婵,张靖周. 热力发电. 2015(12)
[9]三角形小翼纵向涡发生器的流动换热[J]. 曾卓雄,刘晓婧,王漳军. 上海电力学院学报. 2015(05)
[10]翼型涡发生器的布置对换热及污垢特性的影响[J]. 徐志明,朱新龙,杨苏武,张一龙,刘坐东. 中国电机工程学报. 2015(15)
博士论文
[1]矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究[D]. 唐新宜.华南理工大学 2012
[2]气固两相流中微细颗粒沉积与扩散特性的数值研究[D]. 刘洪涛.重庆大学 2010
本文编号：2932944
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
污垢形貌图
1.2.2 涡流发生器涡流发生器作为一种被动强化传热技术引起了人们的兴趣。所谓涡流发生器就是如图1-2 所示的突起的三角形片，又称小翼，它们对准来流方向设置，可以使流体扰流后产生沿主流方向前进的一对旋转的涡，称为纵向涡。图 1-2 涡流发生器的涡旋流线[13]Fig. 1-2 Vortex flow line of vortex generator涡流发生器最早提出时，主要应用在空气动力学领域[14]。后来，Jonhnson 和 Joubert[15]研究了三角翼涡流发生器对换热器空气的强化传热影响，开创了涡流发生器在换热器领域应用的先河。现如今涡流发生器的种类越来越多，根据涡流发生器结构的不同可将涡流发生器大致分成两种[16]：翼型涡发生器和绕流柱体涡发生器。目前翼型涡流发生器应用较多，主要有矩形翼、三角形翼和梯形翼等；而绕流柱体涡发生器应用比较多的是挡板、圆柱体、圆锥体以及球体等。随着时代和科技的发展，近年来又出现了几种新型的涡流发生器类型，其传热性能及压降特性的综合效果相比于以前得到进一步的提升，比如斜截圆柱体涡流发生器、斜截椭圆柱体涡流发生器以及斜截半柱面涡流发生器等[17]。1.3 传热方面的研究现状1.3.1 涡流发生器强化传热特性在强化传热方面，Sanchez 等[18]对布置三角形翼涡流发生器的圆管的换热特性进行了研究，结果发现：在换热量相同的情况下，?
通道换热面传热因子 j 和阻力因子 f 分别定义为： 1/3j =N u /RePr (2- 2c of = 2 pA / A u(2-1为了综合考虑强化传热能力以及阻力损失，定义综合换热性能指标 PEC[17, 66]为：1/3PEC j f(2-1.1.2 物理模型模型通道为长 L=1000 mm、宽 B=100 mm、高 H=8.5 mm 的矩形通道。箭头方向为的流动方向，涡流发生器采用迎流方式布置在通道底部，轴对称布置 2 列 9 排，攻角0°。其中进口段 A 为 140 mm，前后两个矩形翼的间距 D 为 90 mm，左右两个矩形翼的 C1为 20 mm。同时，为使入口流速均匀，且避免出口产生回流，计算区域将在入口处口处分别向上下游延长 10de的距离。通道的具体形状和尺寸如图 2-1 所示。矩形翼涡生器长 a=25 mm，高 b=6 mm。冲孔位于矩形翼的中心位置，孔直径为 d=3 mm 的圆孔孔的中心到侧壁面和底面边缘的宽度和高度分别用 e 和 c 表示。矩形翼涡流发生器的尺寸如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]腰槽开孔矩形翼涡流发生器的传热和流阻特性[J]. 徐志明,熊骞,王景涛,韩志敏. 化工进展. 2017(06)
[2]直接空冷凝汽器翅片管颗粒沉积特性数值模拟[J]. 张学镭,孙苗青. 电力科学与工程. 2016(11)
[3]竖直通风管道内颗粒物沉积数值仿真研究[J]. 安朴艳,庄晨,胡德安. 计算机仿真. 2016(11)
[4]颗粒在换热面上沉积的数值模拟[J]. 张宁,杨启容,李军,王勇. 青岛大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]涡流发生器强化传热的数值模拟[J]. 原平方,张婷,齐文哲,郭凯,张小波,刘春江. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(01)
[6]利用LBM-FVM-CA耦合方法模拟管表面上的颗粒沉积与脱离过程[J]. 童自翔,何雅玲,李印实,谭厚章. 科学通报. 2016(17)
[7]液固两相流冷渣器内的防除垢研究[J]. 熊兴,杨学忠. 热力发电. 2015(12)
[8]物性对换热表面颗粒沉积特性的影响[J]. 唐婵,张靖周. 热力发电. 2015(12)
[9]三角形小翼纵向涡发生器的流动换热[J]. 曾卓雄,刘晓婧,王漳军. 上海电力学院学报. 2015(05)
[10]翼型涡发生器的布置对换热及污垢特性的影响[J]. 徐志明,朱新龙,杨苏武,张一龙,刘坐东. 中国电机工程学报. 2015(15)
博士论文
[1]矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究[D]. 唐新宜.华南理工大学 2012
[2]气固两相流中微细颗粒沉积与扩散特性的数值研究[D]. 刘洪涛.重庆大学 2010
本文编号：2932944
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/2932944.html
