内螺纹管内纳米流体换热特性的数值模拟

发布时间：2017-05-25 09:12

  本文关键词：内螺纹管内纳米流体换热特性的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年，随着科学技术的飞速发展，在生产和生活中世界各国对能源的需求日益增大，能源问题也随之日益突出，节能、增加强化换热变得非常重要。研究纳米流体的传热特性成为关键。本文利用计算流体动力学方法，对管壁周围有恒定的热通量的内螺纹铜管中的Fe_2O_(3-)水、Al_2O_(3-)水和CuO-水纳米流体进行了研究。 首先，对质量浓度为0.1%，0.2%，0.4%，1%，2%，3%，4%和5%的Fe_2O_(3-)水和Al_2O_(3-)水纳米流体进行了单相流模拟。分别研究了纳米流体的质量分数，Re数以及管道的不同水平位置对对流换热系数的影响，并将模拟结果与实验结果进行了比较。通过模拟得出，在层流的情况下，内螺纹铜管的径向与轴向方向上，Fe_2O_(3-)水纳米流体的传热效果好于Al_2O_(3-)水纳米流体。与纳米流体的质量分数相比，Re数对对流换热系数的影响要更强一些。 其次，运用原有的模型，对质量浓度为0.1%，0.2%，0.4%，1%，2%，3%，4%和5%的Fe_2O_(3-)水和CuO-水纳米流体进行了单相流模拟。分别研究了纳米流体的质量分数，Re数以及管道的不同水平位置对对流换热系数的影响以及对努赛尔数的变化的影响。通过模拟得出，在层流的情况下，内螺纹铜管的径向与轴向方向上，CuO-水纳米流体的传热效果好于Fe_2O_(3-)水纳米流体。与纳米流体的质量分数相比，Re数对对流换热系数的影响要更强一些，，对于努赛尔数的变化则表明，随着质量分数与Re数的不断增高，努赛尔数呈直线递增趋势。 最后得出综合结论：在内螺纹管工况下，当Re数相同时，CuO-水纳米流体的传热系数比Fe_2O_(3-)水纳米流体稍高一些，而Fe_2O_(3-)水纳米流体好于Al_2O_(3-)水纳米流体，当质量分数为4%时，Fe_2O_(3-)水纳米流与CuO-水纳米流体的对流换热系数均达到最佳值。当Re=2000，质量分数为5%时，CuO-水纳米流体的努赛尔数比Fe_2O_(3-)水纳米流体的高,其差值为2.76。
【关键词】：纳米流体 数值模拟 传热 对流换热系数
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符号表11-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景及意义12
• 1.2 国内外纳米流体的研究现状12-17
• 1.2.1 导热性的研究动态13-14
• 1.2.2 换热性的研究动态14-17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 纳米流体对流换热实验系统及步骤19-23
• 2.1 实验装置19-21
• 2.2 实验步骤21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 数值模型和物理模型23-30
• 3.1 数值模型23-25
• 3.1.1 多相流模型及流动状态23-24
• 3.1.2 控制方程24-25
• 3.2 计算方法25-27
• 3.2.1 Fluent 软件25-26
• 3.2.2 SIMPLE 算法26-27
• 3.2.3 有限容积法27
• 3.3 物理模型27-29
• 3.3.1 内螺纹管的参数27-28
• 3.3.2 网格划分28-29
• 3.4 边界条件29
• 3.5 本章小节29-30
• 第4章 内螺纹管内氧化铁-水纳米流体的传热特性30-41
• 4.1 模型验证30-32
• 4.2 模拟结果与分析32-39
• 4.3 本章小结39-41
• 第5章 内螺纹管内氧化铜-水纳米流体的传热特性41-52
• 5.1 模拟结果41-45
• 5.1.1 径向温度分布42-43
• 5.1.2 轴向对流换热系数变化43-45
• 5.2 与 Fe_2O_(3-)水纳米流体对比分析45-50
• 5.2.1 对流换热系数的对比45-47
• 5.2.2 Nu 数的对比分析47-50
• 5.3 本章小结50-52
• 结论52-54
• 参考文献54-59
• 发表学术论文情况59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宣益民,李强;纳米流体强化传热研究[J];工程热物理学报;2000年04期

2 李强,宣益民;纳米流体对流换热的实验研究[J];工程热物理学报;2002年06期

3 孙东亮,樊菊芳,王良璧;内螺纹肋管内流动与传热的数值模拟[J];工程热物理学报;2005年03期

4 雍翰林;毕胜山;史琳;;纳米TiO_2粒子浓度对HFC134a／矿物油冰箱性能影响的实验研究[J];工程热物理学报;2008年01期

5 戴闻亭,李俊明,王补宣,陈骁;细圆管内氧化铜颗粒悬浮液流动与对流换热的实验研究[J];工业加热;2002年05期

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本文编号：393280