小管道沸腾过程在线监测新方法研究
发布时间：2021-04-16 22:13
沸腾传热作为一种广泛应用于工业领域小管道的高效换热方式受到越来越多的关注与研究。小管道是属于常规管道与微管道间的过渡管道,小管道沸腾是一种常见的工业现象。随着现代工业的快速发展以及对设备小型化与集成化需求的日益明显,各种类型的小管道换热器在诸多领域应用广泛。沸腾传热是两相流传热的主要形式,而沸腾传热过程中的气泡行为是影响沸腾传热机制的重要因素,沸腾过程中不同的沸腾状态对换热器的换热特性及安全性有着重大影响。因此,小管道沸腾过程的在线监测对于小管道换热器的传热效率和运行稳定性具有重要的现实意义与应用价值。目前,无论是在关于小管道沸腾过程的机理研究还是工业应用中,传统监测手段易受到多种应用条件的限制,且仍然不能满足日益增长的实际需求。本学位论文拟引入非接触式电导检测（Contactless Conductivity Detection,CCD）技术与模拟电感技术,并结合模式识别理论,开展小管道沸腾过程在线监测新方法研究。本学位论文中的主要创新点和贡献如下:1.小管道沸腾过程电学特性仿真研究。本文基于CCD技术,首次提出在小管道沸腾过程领域采用电学手段进行监测的方法。利用仿真软件建立小管道沸...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１水平管道典型流型［８］??
?浙江大学硕士学位论文???步形成和确立了气液两相流的研究方向［３＿１２］。??通常地，管道内的各种流动结构形式会对两相流压力变化和传热传质性能产??生显著的影响，然而两相流相界面容易变形且容易受到多种因素的影响，导致了??管道内的流型具有多样性和复杂性。两相流在管道中流动时会受到管道内各分相??流量、受热状态、压力以及管道的几何形状的影响而形成各不相同的流型。有许??多专家学者针对不同管道形状（直管、弯管）以及管道放置方式（垂直、倾斜、??水平）对流型进行了深入的探讨与研究［１－１５］。根据相应的流动特性，水平和垂直??圆形直管中的气液两相流流型可以被概括为以下几种典型流型［｜－６］，如图１．１与??图１．２所示。??ｉＸｈｉ＇ｆ?ｉ?１＊１?＂＾１１１＾１１?＾ｎｉｙ１?＾?＾?ｈｉ＊＊１＇??？?？３？?？＞??？＊?？?？?＆?你噼?＆?＆??Ｃａ）环状流??〇?？？?＊？??７７Ｔ７ＩＴ７７７７Ｚｆ？７７７７２ＩＩ７７７７７７１??（ｂ）磨状速??（ｃ）段塞流??■ｍｍ紘??（ｄ）洚祅流??图１．１水平管道典型流型［８］??ｆｏｌ＾ｌ??１?ｎ?ｉＰ）?ｎ??ＩＳ?Ｗ?ｔｉ?ｉ?＼??５＾?＼／ｚｉ??°〇＆ｉｌ?Ｉ＾－Ｊｊ?ｉＺ＾Ｊ?Ｉ＇＾Ｊ??（ａ）泡次流?（ｂ）段塞流?（ｃ）浥祅流?（ｄ）环吠流??图１．２垂直上升管道典型流型Ｗ??２??
?浙江大学硕士学位论文???恶化现象。这时壁面直接同蒸汽接触，使得壁面温度急剧地上升。Ｆ区为干涸后??的换热区。Ｇ区为单相蒸汽强制对流换热区，汽流携带的液滴全部蒸发成蒸汽。??ｇ壁与工质温度?换热区间?流型??誤ｎ??、／工质温度?对流?ｈ?ｗ汽??Ｖ?换热」＿ｇ＿?丄??＼?＼?ｘ?＝?ｊ??＼）?＼?ＩＩ孑流动??二干涸点ｅ————??双榭网ｌ??强制?，？？？：普喪??对流Ｄ?环状??换热?；：｝ｒ?ｍｉ???＿?—??＇＇工Ｓ?；?：１?环状??壁温、温度?：流知??ｋ?－ｃｙ?ｉｓ??Ｘ?＝?Ｑ?表面——搜Ｓ??Ｗ温度?液体Ａｇ??饱和温度－＾?＼?换执?单相??１?＇?液体??图１．３垂直管内强迫对流沸腾的换热工况Ｍ??１．２小管道沸腾过程在线监测的意义??气液两相流及沸腾传热在工业应用场景以及众多工业生产设备中广泛存在??［Ｍ３］，它的研究进展是和工程技术的迭代创新相辅相成的。在工业发展的早期，??由于缺乏气液两相流和沸腾传热方面相关的知识储备，不可避免地发生了许许多??多的工业事故。随着现在工业技术的蓬勃发展和生产力的显著提升，小管道沸腾??状态的可靠测量不仅在各类工业生产设备的设计制造、安全管理、生产过程的流??程控制与监控等方面起着重要作用（如各种锅炉、反应釜、油气开采／输送管路和??微重力条件下能量输送设备等），更是对满足工业生产计量、节能、新能源开发、??工程设备发展和创新等方面的要求起到了有力的促进作用［３－２（）］。??鉴于沸腾过程的广泛存在性及相关装置／设备的合理设计与安全操作在国民??４??
本文编号：3142271
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１水平管道典型流型［８］??
?浙江大学硕士学位论文???步形成和确立了气液两相流的研究方向［３＿１２］。??通常地，管道内的各种流动结构形式会对两相流压力变化和传热传质性能产??生显著的影响，然而两相流相界面容易变形且容易受到多种因素的影响，导致了??管道内的流型具有多样性和复杂性。两相流在管道中流动时会受到管道内各分相??流量、受热状态、压力以及管道的几何形状的影响而形成各不相同的流型。有许??多专家学者针对不同管道形状（直管、弯管）以及管道放置方式（垂直、倾斜、??水平）对流型进行了深入的探讨与研究［１－１５］。根据相应的流动特性，水平和垂直??圆形直管中的气液两相流流型可以被概括为以下几种典型流型［｜－６］，如图１．１与??图１．２所示。??ｉＸｈｉ＇ｆ?ｉ?１＊１?＂＾１１１＾１１?＾ｎｉｙ１?＾?＾?ｈｉ＊＊１＇??？?？３？?？＞??？＊?？?？?＆?你噼?＆?＆??Ｃａ）环状流??〇?？？?＊？??７７Ｔ７ＩＴ７７７７Ｚｆ？７７７７２ＩＩ７７７７７７１??（ｂ）磨状速??（ｃ）段塞流??■ｍｍ紘??（ｄ）洚祅流??图１．１水平管道典型流型［８］??ｆｏｌ＾ｌ??１?ｎ?ｉＰ）?ｎ??ＩＳ?Ｗ?ｔｉ?ｉ?＼??５＾?＼／ｚｉ??°〇＆ｉｌ?Ｉ＾－Ｊｊ?ｉＺ＾Ｊ?Ｉ＇＾Ｊ??（ａ）泡次流?（ｂ）段塞流?（ｃ）浥祅流?（ｄ）环吠流??图１．２垂直上升管道典型流型Ｗ??２??
?浙江大学硕士学位论文???恶化现象。这时壁面直接同蒸汽接触，使得壁面温度急剧地上升。Ｆ区为干涸后??的换热区。Ｇ区为单相蒸汽强制对流换热区，汽流携带的液滴全部蒸发成蒸汽。??ｇ壁与工质温度?换热区间?流型??誤ｎ??、／工质温度?对流?ｈ?ｗ汽??Ｖ?换热」＿ｇ＿?丄??＼?＼?ｘ?＝?ｊ??＼）?＼?ＩＩ孑流动??二干涸点ｅ————??双榭网ｌ??强制?，？？？：普喪??对流Ｄ?环状??换热?；：｝ｒ?ｍｉ???＿?—??＇＇工Ｓ?；?：１?环状??壁温、温度?：流知??ｋ?－ｃｙ?ｉｓ??Ｘ?＝?Ｑ?表面——搜Ｓ??Ｗ温度?液体Ａｇ??饱和温度－＾?＼?换执?单相??１?＇?液体??图１．３垂直管内强迫对流沸腾的换热工况Ｍ??１．２小管道沸腾过程在线监测的意义??气液两相流及沸腾传热在工业应用场景以及众多工业生产设备中广泛存在??［Ｍ３］，它的研究进展是和工程技术的迭代创新相辅相成的。在工业发展的早期，??由于缺乏气液两相流和沸腾传热方面相关的知识储备，不可避免地发生了许许多??多的工业事故。随着现在工业技术的蓬勃发展和生产力的显著提升，小管道沸腾??状态的可靠测量不仅在各类工业生产设备的设计制造、安全管理、生产过程的流??程控制与监控等方面起着重要作用（如各种锅炉、反应釜、油气开采／输送管路和??微重力条件下能量输送设备等），更是对满足工业生产计量、节能、新能源开发、??工程设备发展和创新等方面的要求起到了有力的促进作用［３－２（）］。??鉴于沸腾过程的广泛存在性及相关装置／设备的合理设计与安全操作在国民??４??
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