组合转子阻垢特性理论及实验研究

发布时间：2017-08-02 12:23

  本文关键词：组合转子阻垢特性理论及实验研究

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【摘要】：管壳式换热器在过程工业中广泛的应用,污垢的存在导致其换热效率低下,基于‘火积’耗散理论以及‘微积分’思想研发的组合转子技术,能够提高换热设备效率及阻止其结垢,具有很高的工业应用价值。本文模拟研究了组合转子对微粒污垢的阻垢特性；实验研究了组合转子的阻垢性能；实验研究了组合转子过渡区综合性能；并且进行了组合转子工业试验。本文主要研究如下：1、模拟研究了组合转子对微粒污垢的阻垢特性前期课题组开展了组合转子对CaCO3析晶污垢的模拟研究,但是并未研究组合转子对微粒污垢的阻垢性能。因此,本文研究了介质不同流速,介质不同入口温度,以及微粒粒径大小对组合转子阻垢性能的影响,并分析了导程对组合转子防垢性能的影响。结果表明,增大介质流速会降低污垢沉积量；微粒污垢受入口介质温度的影响较小；微粒污垢的沉积量随污垢粒径的增大而增加；转子导程为200mm时阻垢效果较佳。2、试验研究了组合转子的阻垢性能课题组前期定性研究了组合转子阻垢性能,并未对其阻垢性能进行定量分析。因此,本文采用实验方法定量分析了螺旋两叶片开槽转子、低流阻转子、三叶片转子的阻垢特性。实验采用插片法(简称)称重表征。实验结果表明螺旋两叶片开槽转子不仅延长了诱导期,而且降低了污垢的渐进值,在三种转子中具有最好的阻垢性能。3、组合转子过渡区综合传热性能组合转子装置由若干单元转子组成,探究单元转子不同的组合方式以及其不同结构对组合转子装置性能的影响具有重要的意义。本文采用实验方法研究了不同位置单元转子组对组合转子性能的影响；左右旋转子间的距离对组合转子性能的影响；开孔大小对组合转子性能的影响以及切口大小对对组合转子性能的影响。研究结果表明,由于换热管尾部流体湍动程度降低,故组合转子的尾部转子对整体的热交换性能影响较大；而对于左右旋相间转子而言,间距为三个转子长度时其综合强化传热效果最好；当转子开孔较大时能够提高转子的综合强化传热效果,而开小孔会降低其综合强化传热效果；较大切口能提高转子的综合性能。4、组合转子稳定性工业试验探究组合转子在工业设备中不同部位的稳定性具有现实意义。本文对600MW某电厂凝汽器的中部及上部的组合转子的稳定性进行了分析。对比发现,由于凝汽器结构原因,凝汽器中部转子受到水流的冲击力较上部大,故中部转子的外径磨损量以及轴向磨损量要大于凝汽器上部转子,所以在工业应用中对装备的不同部位采用不同的转子结构是可行的方法。通过上面的工作,探究了组合转子的阻垢性能,开展了组合转子稳定性工业试验,为组合转子工业应用提供了技术支撑。
【关键词】：组合转子 防垢除垢 强化传热 综合性能 工业试验
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-27
• 1.1 课题来源17
• 1.2 研究背景17
• 1.3 强化传热17-21
• 1.3.1 场协同理论17-18
• 1.3.2 管程强化传热技术18-21
• 1.4 换热设备污垢研究21-25
• 1.4.1 污垢的形成机理22-23
• 1.4.2 污垢形成的预测模型23-24
• 1.4.3 强化传热技术对污垢影响24
• 1.4.4 污垢对策24-25
• 1.5 本文研究内容25-27
• 第二章 组合转子阻垢性能模拟研究27-41
• 2.1 数学模型建立及求解27-29
• 2.1.1 数学模型的建立27
• 2.1.2 控制方程27-28
• 2.1.3 网格划分28
• 2.1.4 边界条件设置28
• 2.1.5 计算设置28-29
• 2.2 计算结果及对比分析29-39
• 2.2.1 光管污垢性能验证29-30
• 2.2.2 光管与螺旋叶片转子强化管阻垢性能对比30-33
• 2.2.3 流速对微粒污垢沉积的影响33-35
• 2.2.4 入口温度对组合转子强化管阻垢性能的影响35-36
• 2.2.5 微粒粒径对强化管阻垢性能的影响36-37
• 2.2.6 不同导程组合转子强化管阻垢性能37-39
• 2.3 本章小结39-41
• 第三章 组合转子阻垢性能实验研究41-49
• 3.1 实验装置41-42
• 3.2 实验原理及方法42
• 3.3 实验验证42-43
• 3.4 不同形式转子阻垢性能43-48
• 3.4.1 螺旋两叶片开槽转子阻垢性能43-44
• 3.4.2 低流阻转子阻垢性能44-45
• 3.4.3 螺旋三叶片转子阻垢性能45-46
• 3.4.4 三种转子阻垢性能比较46-48
• 3.4 总结48-49
• 第四章 组合转子强化传热及阻力特性实验研究49-67
• 4.1 实验装置49
• 4.2 数据处理49-52
• 4.2.1 传热计算50
• 4.2.2 阻力系数的计算50
• 4.2.3 光管实验验证50-52
• 4.3 实验方案及结果分析52-65
• 4.3.1 不同位置单元转子组对组合转子强化传热性能的影响52-56
• 4.3.2 间距对左右旋螺旋叶片转子强化传热性能影响56-59
• 4.3.3 转子开孔对组合转子性能的影响59-62
• 4.3.4 切口大小对组合转子性能的影响62-65
• 4.4 本章小结65-67
• 第五章 工业应用实验67-75
• 5.1 组合转子运行稳定性试验系统介绍67-69
• 5.2 凝汽器不同位置处组合转子的单元转子径向尺寸变化69-70
• 5.3 转子自身径向尺寸变化70-71
• 5.4 转子轴向尺寸变化71-73
• 5.5 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 继续研究展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 研究成果及发表的学术论文83-85
• 作者和导师简介85-86
• 附件86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张仲彬;徐志明;张明玉;;不同涂层材料表面CaCO_3污垢特性的研究[J];化工机械;2011年02期

2 韩继广;吴新;周翼;詹岳;;管内插入扭带及螺旋线圈的传热与阻力特性实验研究[J];热能动力工程;2012年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 黄志锋;在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究[D];华中科技大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 胡小霞;内插自振弹簧换热管脉动流传热特性研究[D];武汉工程大学;2013年

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本文编号：609270