大小孔折流板波纹管换热器的研究
发布时间：2023-01-15 14:08
大小孔折流板是北京化工大学开发的新型折流板,分为整圆大小孔折流板和带缺口大小孔折流板,波纹管是传热效率较高的一种异型管,大小孔折流板与波纹管组合的新型换热器相比普通的管壳式换热器具有较好的综合传热性能,值得深入研究与开发。本文通过数值模拟方法对大小孔折流板与给定波纹管组合而成的换热器进行流体流动与传热研究,其主要内容以及研究成果如下:（1）针对整圆大小孔折流板与波纹管组合的新型换热器进行流体仿真模拟实验,重点研究折流板间距和大孔直径等结构参数的改变对换热器传热的影响。随着大孔直径的增加,壳程进出口压力降、传热系数、努塞尔数都减小,综合传热性能增强;但随着折流板间距的降低,壳程压力降基本不变,但壳程传热系数和努塞尔数都有小幅的增加。（2）研究带缺口大小孔折流板波纹管换热器的流体传热特性,重点探究了缺口高度以及其他结构参数对大小孔折流板波纹管换热器的影响。结果表明,和整圆大小孔折流板换热器类似,随着缺口高度的增加,壳程进出口压力降、传热系数、努塞尔数都减小,综合传热性能增强;随着大孔直径的增加,带缺口大小孔折流板换热器壳程进出口压力降、传热系数、努塞尔数都减小,综合传热性能增强;同样,折流...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 论文背景及意义
1.2 相关研究现状
1.2.1 大小孔折流板管壳式换热器研究进展
1.2.2 波纹管研究现状
1.2.3 复合强化传热
1.3 换热器综合性能评价
1.4 本论文主要研究内容
第二章 整圆大小孔折流板与波纹管换热器的研究
2.1 有限元模型的建立
2.1.1 几何及网格模型
2.1.2 边界条件的设置与求解
2.2 数值模拟结果分析
2.2.1 大孔直径对此结构换热器的影响
2.2.2 板间距对整圆大小孔折流板换热器流动和传热的影响
2.3 不同结构参数对传热与阻力性能的影响
2.3.1 正交试验设计
2.3.2 正交试验结果分析
2.4 壳程传热准则关联式拟合
2.4.1 曲线拟合方法介绍
2.4.2 特征常数计算
2.4.3 壳程传热准则关联式Nu的拟合
2.4.4 拟合关联式的验证
2.5 本章小结
第三章 带缺口大小孔折流板与波纹管换热器的研究
3.1 模型结构参数
3.1.1 几何结构与建模
3.1.2 网格划分和边界条件设置
3.2 数值模拟结果分析
3.2.1 缺口高度对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.2.2 大孔直径对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.2.3 板间距对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.3 三种结构参数对换热器性能的影响
3.3.1 正交试验设计
3.3.2 壳程压降随结构参数的变化
3.3.3 壳程传热系数随结构参数的变化
3.3.4 努塞尔数随结构参数的变化
3.4 带缺口大小孔折流板换热器壳程传热关联式拟合
3.4.1 壳程传热准则关联式Nu的拟合
3.4.2 拟合关联式的验证
3.5 本章小结
第四章 两种不同结构换热器的综合传热对比
4.1 两种结构换热器的云图分布
4.1.1 速度场分布
4.1.2 温度场分布
4.1.3 压力场分布
4.2 两种类型换热器的综合传热研究
4.2.1 缺口高度对两种类型换热器传热和压降的影响
4.2.2 缺口高度对两种类型换热器综合传热性能的影响
4.3 两种结构换热器中折流板位置的研究
4.3.1 折流板位置对传热和压降的影响
4.3.2 折流板位置对综合传热的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师介绍
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]电厂锅炉节能探讨[J]. 陈乾,安东风. 山东化工. 2017(10)
[2]换热器在炼化行业的应用进展[J]. 曾庆峰,魏翔,赵金海,郭彦,龚燕,刘富余,李向进,于型伟. 石油石化节能. 2017(04)
[3]大小孔折流板换热器壳程场协同分析[J]. 孙海阳. 机械工程与自动化. 2014(04)
[4]低压降高效换热器复合强化传热试验研究[J]. 孙海阳,钱才富. 压力容器. 2012(11)
[5]高黏度流体的传热强化研究进展[J]. 丁聪,高学农. 化工进展. 2012(S1)
[6]内置螺旋叶片转子换热管传热和阻力特性的实验研究[J]. 张震,丁玉梅,阎华,杨卫民. 中国化工装备. 2012(01)
[7]管壳式换热器强化传热研究进展[J]. 彭威,关昌峰,阎华,杨斯博,杨卫民. 中国化工装备. 2011(06)
[8]列管式换热器管束振动特性分析[J]. 杨一,张二甫. 石油化工腐蚀与防护. 2010(04)
[9]缩放平行板间插入旋流片的复合强化传热[J]. 何兆红,邓先和,管志樟,李志武. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(12)
[10]管壳式换热器的研究进展[J]. 冯国红,曹艳芝,郝红. 化工技术与开发. 2009(06)
博士论文
[1]管壳式换热器强化传热及管板强度研究[D]. 刘久逸.北京化工大学 2017
[2]大小孔折流板换热器综合性能研究[D]. 孙海阳.北京化工大学 2012
[3]粗糙管带插入物复合强化传热技术的实验与数值研究[D]. 洪宇翔.华南理工大学 2012
[4]波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D]. 肖金花.北京化工大学 2006
[5]换热器管束动态特性分析及流体诱导振动研究[D]. 赖永星.南京工业大学 2006
硕士论文
[1]叠蜂窝螺旋板换热器内部流动与传热强化研究[D]. 韩鹏飞.山东理工大学 2017
[2]两类典型换热管换热性能的数值模拟与优化[D]. 李贵.湘潭大学 2016
[3]高效油冷却器的传热强化及其评价方法研究[D]. 梁建活.华南理工大学 2015
[4]螺旋折流板海水冷凝器流动与传热性能研究[D]. 黄庆楠.上海交通大学 2015
[5]波纹换热管的研究与开发[D]. 孙存政.北京化工大学 2009
[6]曲面折流板换热器性能的检测与研究[D]. 黄志国.北京化工大学 2009
[7]圆弧切线波纹换热管传热强化性能和轴向刚度研究[D]. 杨秀杰.北京化工大学 2008
[8]柱塞式无泄漏数显计量泵的试验研究[D]. 寿涛.浙江工业大学 2007
[9]波纹管换热器性能分析与实验研究[D]. 刘红.沈阳工业大学 2006
[10]波纹换热管刚度分析及对管板强度的影响[D]. 程凌.南京工业大学 2006
本文编号：3731136
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 论文背景及意义
1.2 相关研究现状
1.2.1 大小孔折流板管壳式换热器研究进展
1.2.2 波纹管研究现状
1.2.3 复合强化传热
1.3 换热器综合性能评价
1.4 本论文主要研究内容
第二章 整圆大小孔折流板与波纹管换热器的研究
2.1 有限元模型的建立
2.1.1 几何及网格模型
2.1.2 边界条件的设置与求解
2.2 数值模拟结果分析
2.2.1 大孔直径对此结构换热器的影响
2.2.2 板间距对整圆大小孔折流板换热器流动和传热的影响
2.3 不同结构参数对传热与阻力性能的影响
2.3.1 正交试验设计
2.3.2 正交试验结果分析
2.4 壳程传热准则关联式拟合
2.4.1 曲线拟合方法介绍
2.4.2 特征常数计算
2.4.3 壳程传热准则关联式Nu的拟合
2.4.4 拟合关联式的验证
2.5 本章小结
第三章 带缺口大小孔折流板与波纹管换热器的研究
3.1 模型结构参数
3.1.1 几何结构与建模
3.1.2 网格划分和边界条件设置
3.2 数值模拟结果分析
3.2.1 缺口高度对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.2.2 大孔直径对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.2.3 板间距对带缺口大小孔折流板换热器流动和传热的影响
3.3 三种结构参数对换热器性能的影响
3.3.1 正交试验设计
3.3.2 壳程压降随结构参数的变化
3.3.3 壳程传热系数随结构参数的变化
3.3.4 努塞尔数随结构参数的变化
3.4 带缺口大小孔折流板换热器壳程传热关联式拟合
3.4.1 壳程传热准则关联式Nu的拟合
3.4.2 拟合关联式的验证
3.5 本章小结
第四章 两种不同结构换热器的综合传热对比
4.1 两种结构换热器的云图分布
4.1.1 速度场分布
4.1.2 温度场分布
4.1.3 压力场分布
4.2 两种类型换热器的综合传热研究
4.2.1 缺口高度对两种类型换热器传热和压降的影响
4.2.2 缺口高度对两种类型换热器综合传热性能的影响
4.3 两种结构换热器中折流板位置的研究
4.3.1 折流板位置对传热和压降的影响
4.3.2 折流板位置对综合传热的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师介绍
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]电厂锅炉节能探讨[J]. 陈乾,安东风. 山东化工. 2017(10)
[2]换热器在炼化行业的应用进展[J]. 曾庆峰,魏翔,赵金海,郭彦,龚燕,刘富余,李向进,于型伟. 石油石化节能. 2017(04)
[3]大小孔折流板换热器壳程场协同分析[J]. 孙海阳. 机械工程与自动化. 2014(04)
[4]低压降高效换热器复合强化传热试验研究[J]. 孙海阳,钱才富. 压力容器. 2012(11)
[5]高黏度流体的传热强化研究进展[J]. 丁聪,高学农. 化工进展. 2012(S1)
[6]内置螺旋叶片转子换热管传热和阻力特性的实验研究[J]. 张震,丁玉梅,阎华,杨卫民. 中国化工装备. 2012(01)
[7]管壳式换热器强化传热研究进展[J]. 彭威,关昌峰,阎华,杨斯博,杨卫民. 中国化工装备. 2011(06)
[8]列管式换热器管束振动特性分析[J]. 杨一,张二甫. 石油化工腐蚀与防护. 2010(04)
[9]缩放平行板间插入旋流片的复合强化传热[J]. 何兆红,邓先和,管志樟,李志武. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(12)
[10]管壳式换热器的研究进展[J]. 冯国红,曹艳芝,郝红. 化工技术与开发. 2009(06)
博士论文
[1]管壳式换热器强化传热及管板强度研究[D]. 刘久逸.北京化工大学 2017
[2]大小孔折流板换热器综合性能研究[D]. 孙海阳.北京化工大学 2012
[3]粗糙管带插入物复合强化传热技术的实验与数值研究[D]. 洪宇翔.华南理工大学 2012
[4]波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D]. 肖金花.北京化工大学 2006
[5]换热器管束动态特性分析及流体诱导振动研究[D]. 赖永星.南京工业大学 2006
硕士论文
[1]叠蜂窝螺旋板换热器内部流动与传热强化研究[D]. 韩鹏飞.山东理工大学 2017
[2]两类典型换热管换热性能的数值模拟与优化[D]. 李贵.湘潭大学 2016
[3]高效油冷却器的传热强化及其评价方法研究[D]. 梁建活.华南理工大学 2015
[4]螺旋折流板海水冷凝器流动与传热性能研究[D]. 黄庆楠.上海交通大学 2015
[5]波纹换热管的研究与开发[D]. 孙存政.北京化工大学 2009
[6]曲面折流板换热器性能的检测与研究[D]. 黄志国.北京化工大学 2009
[7]圆弧切线波纹换热管传热强化性能和轴向刚度研究[D]. 杨秀杰.北京化工大学 2008
[8]柱塞式无泄漏数显计量泵的试验研究[D]. 寿涛.浙江工业大学 2007
[9]波纹管换热器性能分析与实验研究[D]. 刘红.沈阳工业大学 2006
[10]波纹换热管刚度分析及对管板强度的影响[D]. 程凌.南京工业大学 2006
本文编号：3731136
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