螺旋缠绕管换热器内流动与强化换热性能研究

发布时间：2023-04-05 19:08

　　缠绕管式换热器作为一种管壳式换热器,由于其具备结构紧凑、换热性能高、热应力小等优点,被广泛应用于电力、化工、石油等领域。本文针对螺旋缠绕管式换热器内流体的流动与强化换热性能展开研究,通过搭建不同管结构的缠绕管式换热器三维几何模型,采用数值模拟的方法对不同异型管结构对缠绕管式换热器流动换热特性的影响规律展开研究;并对传统圆管进行开槽化处理,对比了不同开槽方式及开槽深度对传统圆管换热器的性能优化程度,获得了螺旋缠绕管式换热器内流动与强化换热性能的规律。(1)传统圆管式螺旋缠绕管式换热器换热性能研究。通过实验参数搭建三维模型并进行模拟研究,研究结果表明:采用RNG6)-模型计算出的数据与实验值更为接近,整体趋势一致,误差平均在7.2%;管程入口流量的提升对管内温度影响较大,但对壳程温度影响较小;通过管程PEC指数分析可知,随着管程流量的增大,管程压降增大,管内摩擦系数降低,且降低幅度逐渐减小。管程PEC指数随管程流量的增加而变大,换热性能得到提升。(2)异型螺旋缠绕管式换热器换热性能数值研究。通过对三叶型及水滴型缠绕管式换热器换热性能展开模拟研究,研究结果表明:在管程速度及温度一定时,增加壳...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 缠绕管式换热器国内外研究现状
        1.2.1 缠绕管式换热器简介
        1.2.2 螺旋缠绕管式换热器实验研究
        1.2.3 缠绕管式换热器模拟研究
    1.3 本文研究内容
2 缠绕管换热器数值模拟方法
    2.1 FLUENT简介
        2.1.1 求解方法
        2.1.2 控制方程
        2.1.3 常见数值算法
    2.2 湍流模拟
        2.2.1 湍流现象概述
        2.2.2 湍流模型
    2.3 缠绕管式换热器评价准侧
        2.3.1 雷诺数
        2.3.2 努塞尔数
        2.3.3 阻力系数
        2.3.4 PEC指数
    2.4 本章小结
3 圆管式螺旋缠绕管式换热器换热性能分析
    3.1 数值计算模型
        3.1.1 数学模型
        3.1.2 网格划分方案
        3.1.3 边界条件设置
        3.1.4 网格无关性解及湍流模型验证
    3.2 缠绕单管换热器换热性能研究
        3.2.1 速度场分析
        3.2.2 温度场分析
        3.2.3 PEC指数
    3.3 本章小结
4 异型螺旋缠绕管式换热器换热分析
    4.1 异型螺旋缠绕缠绕管式换热器计算模型
        4.1.1 不同异型管换热器物理模型
        4.1.2 网格划分方案
        4.1.3 边界条件设置
        4.1.4 截线及截面示意图
    4.2 三叶型螺旋缠绕管式换热器换热性能分析
        4.2.1 速度场分析
        4.2.2 温度场分析
    4.3 水滴型螺旋缠绕管式换热器换热性能分析
        4.3.1 速度场分析
        4.3.2 温度场分析
    4.4 换热性能对比分析
        4.4.1 阻力系数对比分析
        4.4.2 努塞尔数对比分析
        4.4.3 PEC对比分析
    4.5 本章小结
5 基于开槽强化螺旋管式换热器换热分析
    5.1 开槽管螺旋缠绕管式换热器计算模型
        5.1.1 开槽管换热器物理模型
        5.1.2 网格划分方案
        5.1.3 边界条件设置
    5.2 开槽方式对比研究
        5.2.1 阻力系数对比分析
        5.2.2 努塞尔数对比分析
        5.2.3 PEC对比分析
    5.3 开槽深度对比研究
        5.3.1 阻力系数对比分析
        5.3.2 努塞尔数对比分析
        5.3.3 PEC对比分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
攻读学位期间发表论文和参加的科研项目情况
致谢
参考文献



本文编号：3783962