螺旋管内二元混合工质冷凝换热规律的研究

发布时间：2023-05-07 00:07

　　绕管式换热器作为液化天然气的主要设备,由于其结构紧凑,换热率高,可实现多种工质的换热,并且承压能力高,被广泛应用在大型天然气液化装置中。目前我国的大型绕管式换热器均依靠进口,缺乏设计和制造绕管式换热器方面的技术。绕管式换热器内的混合制冷剂属于碳氢类非共沸混合物,其两相相变传热过程极为复杂。由于缺乏预测精度高的换热关联式来计算混合工质的两相传热系数,使得绕管式换热器的优化设计十分困难。因此,本文采用实验和模拟的方法对螺旋管内碳氢类混合工质的冷凝换热特性进行研究。首先,设计并搭建了可以测量碳氢类混合工质在绕管式换热器单根螺旋管内实际工况下冷凝流动换热特性的低温实验台,提出了测试样件双层套管内管内壁温的测试方法,对实验系统和数据处理方法进行了介绍。利用实验台对单工质丙烷进行了冷凝换热研究,分析了不同运行参数对丙烷冷凝换热系数的影响规律。结果表明实验台运行稳定,测试精度满足实验要求。并且建立了流型可视化系统,对混合工质甲烷/丙烷在管内冷凝流动的流型进行了观测,得到了塞状流、分层流、波状流、半环状流和环状流五种主要流型。为混合工质的冷凝流动换热研究奠定了基础。其次,通过对实验测试样件结构合理的简...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
物理量名称及符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 课题的国内外研究现状和进展
        1.2.1 两相流流型研究
        1.2.2 单工质管内强迫流动冷凝换热研究
        1.2.3 混合工质管内强迫流动冷凝换热研究
        1.2.4 国内外研究现状总结
    1.3 本文的主要研究工作
第2章 混合工质管内冷凝换热实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验系统
        2.2.1 实验系统原理
        2.2.2 参数测量与控制系统
    2.3 实验数据处理
        2.3.1 内壁温计算
        2.3.2 干度计算
        2.3.3 换热系数计算
        2.3.4 实验不确定度分析
    2.4 单工质管内冷凝换热研究
        2.4.1 实验台精度验证
        2.4.2 运行参数对换热系数的影响
        2.4.3 单工质换热系数预测值与实验值比较
    2.5 混合工质冷凝流型实验观察
    2.6 本章小结
第3章 混合工质管内冷凝模型研究
    3.1 引言
    3.2 混合工质管内强迫流动冷凝换热数学模型
        3.2.1 物理模型及网格
        3.2.2 控制方程及相变模型
        3.2.3 边界条件及数值方法
    3.3 混合工质管内冷凝流型数值模拟结果与实验的对比
    3.4 混合工质管内强迫流动冷凝换热模型的修正
    3.5 本章小结
第4章 混合工质管内强迫流动冷凝换热特性研究
    4.1 引言
    4.2 混合工质管内冷凝换热计算结果与实验的对比
    4.3 不同运行参数下混合工质冷凝换热规律的研究
        4.3.1 质量流率对换热系数的影响
        4.3.2 饱和压力对换热系数的影响
        4.3.3 热流密度对换热系数的影响
        4.3.4 不同组分配比对换热系数的影响
    4.4 不同结构参数下混合工质冷凝换热规律的研究
        4.4.1 管径对换热系数的影响
        4.4.2 螺旋升角对换热系数的影响
        4.4.3 曲率直径对换热系数的影响
    4.5 本章小结
第5章 混合工质管内冷凝换热流型图及换热关联式分析
    5.1 引言
    5.2 混合工质管内冷凝流型图
    5.3 混合工质冷凝换热关联式
        5.3.1 现有管内冷凝换热关联式适用性分析
        5.3.2 基于流型的换热关联式
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3809863