立式三分螺旋折流板冷凝器换热性能的试验研究

发布时间：2017-07-28 20:24

  本文关键词：立式三分螺旋折流板冷凝器换热性能的试验研究

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【摘要】：立式冷凝器相比卧式冷凝器,具有占地面积小、结构简便、抽管束和维修方便等优点。然而,传统弓形折流板结构的立式冷凝器由于管外凝结液在重力作用下聚集,管束表面的凝结传热热阻很快沿程增大,导致其壳侧的凝结换热系数明显低于卧式冷凝器,从而限制了立式冷凝器的应用。因此强化立式冷凝器的管外凝结换热,对于在发电行业推广立式给水加热器极具价值。本课题组在三分螺旋折流板换热器基础上,提出了立式三分螺旋折流板冷凝器方案。该方案主要针对高、低压给水加热器等壳侧凝结的管壳式换热器,在垂直管束的壳侧设置周向重叠三分螺旋折流板,将管束分隔成短管段,使倾斜折流板具有“排液盘”的功能,不断将管束上的冷凝液刮下。蒸汽则将在折流板的作用下沿螺旋通道流动。同时,在折流板下游边设置挡液堰和在折流板弧段上设置疏水缺口,可有效减薄传热管壁外液膜厚度,增加凝结量,提高换热系数。本论文采用试验研究的方法研究了立式三分螺旋折流板冷凝器的壳侧流动与换热性能,主要研究工作内容：参与搭建和调试三分螺旋折流板冷凝器试验台,系统采用单压力闭式热虹吸循环,由位置较低的电加热蒸发器产生蒸汽,蒸汽送入试验冷凝器中的壳侧自上而下流动凝结,冷却水沿管程自下而上流动带走热量,凝结液再通过用于稳定蒸发器水位的储液罐返回电加热蒸发器的下方进口。分别测试了双头变角度带挡液堰以及不带挡液堰的螺旋折流板冷凝器的壳侧换热性能,并与传统的弓形折流板换热器进行了对比。结果表明,三分螺旋折流板立式冷凝器内蒸汽沿折流板通道呈螺旋流动,能够加强流体冲刷管壁表面,减小液膜厚度,倾斜角度分段逐渐减小的折流板能够有效弥补因凝结过程蒸汽体积流量的减小而造成的流速下降；将折流板的下游边折弯成挡液堰和在折流板弧段设置疏液缺口能够引导凝结液流至壳体内壁,避免被蒸汽夹带,有效排液,从而增强壳侧管束上的凝结换热。试验结果表明双头变角度带挡液堰螺旋折流板换热器的壳侧换热性能最优。
【关键词】：立式冷凝器 三分螺旋折流板换热器 挡液堰 数值模拟 试验研究
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 主要符号表7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状及发展动态12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 研究基础14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第二章 蒸汽凝结试验系统及装置17-28
• 2.1 试验装置与流程18-25
• 2.1.1 试验装置18-22
• 2.1.2 数据测量22-23
• 2.1.3 数据采集系统23-25
• 2.2 软件应用与可视化25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 试验数据处理与实验步骤28-33
• 3.1 试验数据处理28-29
• 3.1.1 传热量的计算28
• 3.1.2 计算总传热系数28
• 3.1.3 计算壳程凝结换热系数28-29
• 3.1.4 计算努塞尔理论值29
• 3.2 不确定度分析29-31
• 3.2.1 双头变角度带挡液堰的立式冷凝器传热系数不确定度分析30-31
• 3.2.2 双头变角度不带挡液堰的立式冷凝器传热系数不确定度分析31
• 3.3 试验步骤31-32
• 3.4 系统气密性检查32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 试验结果分析33-42
• 4.1 冷却水流量对凝结换热的影响33-34
• 4.2 冷却水温度对凝结换热的影响34-38
• 4.3 蒸汽压力对凝结换热的影响38-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 结论与展望42-44
• 5.1 主要研究成果42-43
• 5.2 工作展望43-44
• 致谢44-45
• 参考文献45-48
• 攻读硕士学位期间发表的论文成果48

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本文编号：585873