管内内插螺旋弹簧翅片强化传热特性研究
发布时间：2022-11-07 17:56
当今,我国社会经济发展迅速,对能源的需求量日益增大,然而,能源的利用率却比较低,能源短缺和随之造成的环境污染成为经济可持续发展、人民生活质量提高的桎梏。在世界范围内,全球各个国家也都意识到节约能源的重要性,纷纷深入开展各种节能技术的研究和开发应用,强化传热技术也因此得到迅猛发展。目前,强化传热技术主要分为对换热管内外表面进行处理、增加管间支撑结构、管内插入物三类。在各种换热管内插物中,内置螺旋弹簧以其不需要改变传热面的形状,制作工艺简单,同时可自由改变弹簧螺距,适用于不同管径的换热管等优点,受到了国内外众多学者的关注。本文在传统内插螺旋弹簧换热管的基础之上,将弹簧截面形状改为正方形,同时将弹簧与换热管内壁面接触,用增大换热面积和破坏流体边界层的方式强化管内换热。建立了螺旋弹簧换热管传热模型,同时为了保证模型的准确性与可用性,本文对所建传热模型进行了网格独立性验证,并将模拟结果与他人结果进行对比,在保证传热模型准确与合理的基础上,用Fluent软件对弹簧换热管的传热特性进行了数值模拟研究,计算并分析了弹簧参数对换热管传热过程的影响机制,通过换热综合性能PEC确定了换热能力最佳时各参数的取...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 强化传热机理
1.3 强化传热技术综述
1.3.1 对换热管内外表面进行处理
1.3.2 管间支撑结构
1.3.3 管内插入物
1.4 内置螺旋弹簧换热管研究现状
1.5 评价指标
1.6 课题主要研究内容和研究方法
第二章 螺旋弹簧换热管模型的建立与验证
2.1 软件介绍
2.1.1 ICEM简介
2.1.2 Fluent简介
2.2 计算模型
2.2.1 几何模型的建立
2.2.2 网格划分
2.3 基本假设及数学模型
2.3.1 模型基本假设
2.3.2 控制方程
2.4 初始条件与边界条件
2.5 计算模型的验证
2.5.1 网格独立性验证
2.5.2 模拟结果可靠性验证
2.6 本章小结
第三章 弹簧结构参数对弹簧换热管传热作用的影响
3.1 不同截面形状的影响
3.2 当量直径的影响
3.3 节距的影响
3.4 本章小结
第四章 内插多根弹簧换热能力分析
4.1 多根弹簧换热管模型建立
4.2 速度场分析
4.3 温度场分析
4.4 压力场分析
4.5 四种螺旋弹簧的比较
4.6 本章小结
第五章 螺旋弹簧与叶片混合换热管传热性能分析
5.1 螺旋弹簧与叶片混合换热管模型
5.2 速度场分析
5.3 温度场分析
5.4 压力场分析
5.5 三种换热管的比较
5.6 本章小结
第六章 各几何参数组合对内插螺旋弹簧换热管传热与压降性能的影响
6.1 正交法简介
6.2 正交方案的选取
6.3 正交优化设计
6.4 换热管换热综合性能PEC的极差分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于耦合传热的电制热固体蓄热结构优化研究[J]. 邢作霞,赵海川,陈雷,齐凤升,代俊雯,颜宁. 中国电机工程学报. 2019(20)
[2]复杂微通道内对流传热的场协同及熵产[J]. 李艺凡,夏国栋,马丹丹,王军. 航空动力学报. 2019(07)
[3]中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展[J]. 杨兆晟,张群力,张文婧,宗弘盛. 化工进展. 2019(10)
[4]多因素多水平复杂正交试验的方差分析[J]. 李丽. 延安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]不同强化传热管的流动与传热特性研究[J]. 张磊,梁荣斌,张鹏飞,周林浩. 河北农机. 2018(09)
[6]基于无网格法的正交各向异性结构传热分析[J]. 张建平,周国强,龚曙光,胡胜. 机械设计. 2018(07)
[7]纳米颗粒及其接触角对沸腾传热系数的影响[J]. 刘藏丹,王东民,全晓军,郑平. 动力工程学报. 2018(07)
[8]螺旋槽管内气液两相流型的数值模拟[J]. 潘瑜琰,李维. 建筑热能通风空调. 2018(06)
[9]内插螺旋弹簧核心流强化传热实验研究[J]. 刘丽芳,程俊文,徐建民. 化工装备技术. 2018(03)
[10]一种新型螺旋内槽管的气液固三相流数值模拟研究[J]. 辛亚男,张建文,姜爱国. 计算力学学报. 2018(02)
硕士论文
[1]规则排列下单缺位空穴对颗粒堆传热的影响研究[D]. 赵强.山东理工大学 2019
[2]纳米流体在内置弹簧管中的传热特性研究[D]. 邹宇.武汉工程大学 2017
[3]翅片管换热器强化传热与流阻性能分析及结构优化[D]. 魏双.浙江大学 2016
本文编号：3704138
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
1.2 强化传热机理
1.3 强化传热技术综述
1.3.1 对换热管内外表面进行处理
1.3.2 管间支撑结构
1.3.3 管内插入物
1.4 内置螺旋弹簧换热管研究现状
1.5 评价指标
1.6 课题主要研究内容和研究方法
第二章 螺旋弹簧换热管模型的建立与验证
2.1 软件介绍
2.1.1 ICEM简介
2.1.2 Fluent简介
2.2 计算模型
2.2.1 几何模型的建立
2.2.2 网格划分
2.3 基本假设及数学模型
2.3.1 模型基本假设
2.3.2 控制方程
2.4 初始条件与边界条件
2.5 计算模型的验证
2.5.1 网格独立性验证
2.5.2 模拟结果可靠性验证
2.6 本章小结
第三章 弹簧结构参数对弹簧换热管传热作用的影响
3.1 不同截面形状的影响
3.2 当量直径的影响
3.3 节距的影响
3.4 本章小结
第四章 内插多根弹簧换热能力分析
4.1 多根弹簧换热管模型建立
4.2 速度场分析
4.3 温度场分析
4.4 压力场分析
4.5 四种螺旋弹簧的比较
4.6 本章小结
第五章 螺旋弹簧与叶片混合换热管传热性能分析
5.1 螺旋弹簧与叶片混合换热管模型
5.2 速度场分析
5.3 温度场分析
5.4 压力场分析
5.5 三种换热管的比较
5.6 本章小结
第六章 各几何参数组合对内插螺旋弹簧换热管传热与压降性能的影响
6.1 正交法简介
6.2 正交方案的选取
6.3 正交优化设计
6.4 换热管换热综合性能PEC的极差分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于耦合传热的电制热固体蓄热结构优化研究[J]. 邢作霞,赵海川,陈雷,齐凤升,代俊雯,颜宁. 中国电机工程学报. 2019(20)
[2]复杂微通道内对流传热的场协同及熵产[J]. 李艺凡,夏国栋,马丹丹,王军. 航空动力学报. 2019(07)
[3]中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展[J]. 杨兆晟,张群力,张文婧,宗弘盛. 化工进展. 2019(10)
[4]多因素多水平复杂正交试验的方差分析[J]. 李丽. 延安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]不同强化传热管的流动与传热特性研究[J]. 张磊,梁荣斌,张鹏飞,周林浩. 河北农机. 2018(09)
[6]基于无网格法的正交各向异性结构传热分析[J]. 张建平,周国强,龚曙光,胡胜. 机械设计. 2018(07)
[7]纳米颗粒及其接触角对沸腾传热系数的影响[J]. 刘藏丹,王东民,全晓军,郑平. 动力工程学报. 2018(07)
[8]螺旋槽管内气液两相流型的数值模拟[J]. 潘瑜琰,李维. 建筑热能通风空调. 2018(06)
[9]内插螺旋弹簧核心流强化传热实验研究[J]. 刘丽芳,程俊文,徐建民. 化工装备技术. 2018(03)
[10]一种新型螺旋内槽管的气液固三相流数值模拟研究[J]. 辛亚男,张建文,姜爱国. 计算力学学报. 2018(02)
硕士论文
[1]规则排列下单缺位空穴对颗粒堆传热的影响研究[D]. 赵强.山东理工大学 2019
[2]纳米流体在内置弹簧管中的传热特性研究[D]. 邹宇.武汉工程大学 2017
[3]翅片管换热器强化传热与流阻性能分析及结构优化[D]. 魏双.浙江大学 2016
本文编号：3704138
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