螺旋扭带强化传热及阻力特性研究

发布时间：2017-08-10 08:23

  本文关键词：螺旋扭带强化传热及阻力特性研究

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【摘要】：管内插入扭带是常见的强化换热方法,被广泛应用于管式换热器。本文通过实验和模拟研究,分析并比较了固定式和自旋式两种扭带的强化传热特性和阻力特性。结合场协同原理对扭带强化传热机理进行了研究,并建立了管内扭带综合评价新方法,对多种规格扭带工作性能进行了综合评价。实验研究表明,换热效果随扭率减小而增强,在雷诺数4×103～4×104范围内,插入扭率为3～.8的固定式扭带后,换热管内努赛尔数较光管增幅11～23%、摩擦因子增至2.28～4.60倍,无因次关联式为：Nu=0.0342Re0.787Pr0.333Y-0.0983,λ=1.97Re-0.187Y-0.736；插入扭率为3-8的自旋式扭带后,换热管内努赛尔数较光管增幅7～22%、摩擦因子增至1.71～3.54倍,无因次关联式为：Nu=0.0370Re0.777Pr0.333Y-0.128,λ=1.60Re-0.188Y-0.770。对于自旋扭带,扭带克服阻力起始旋转所需的流体速度随扭率越小而降低；扭带转速与管内流体流速呈线性关系。模拟结果表明,插入扭带后换热管内流体产生明显的二次流,温度场和速度场的协同数增加,换热效果也因此加强,且随扭带扭率减小而增强。根据无因次关联式,采用一种基于场协同理论的综合评价因子对管内扭带进行了评价,并提出工程上扭带选型方法。
【关键词】：螺旋扭带 强化传热 摩擦因子 数值模拟 场协同 扭带选型
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 强化传热技术分析及其研究进展9-16
• 1.2.1 强化传热技术分析9-10
• 1.2.2 强化传热技术现状10-11
• 1.2.3 几种常见的强化传热技术11-16
• 1.3 螺旋扭带强化传热国内外研究进展16-17
• 1.4 研究课题意义及研究内容17-19
• 第2章 扭带实验设计19-27
• 2.1 扭带实验装置设计19-22
• 2.1.1 固定式扭带阻力及传热实验装置19-20
• 2.1.2 自旋式扭带阻力及传热实验装置20-21
• 2.1.3 自旋式扭带旋转特性实验装置21-22
• 2.2 实验方法22-26
• 2.2.1 实验数据的测量及采集22-23
• 2.2.2 实验数据处理23-25
• 2.2.3 实验误差分析25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 扭带阻力及传热特性实验研究27-39
• 3.1 固定式扭带实验研究27-32
• 3.1.1 实验装置可靠性验证27
• 3.1.2 固定式扭带的阻力特性分析及关联式27-30
• 3.1.3 固定式扭带的强化传热特性分析及关联式30-32
• 3.2 自旋式扭带实验研究32-38
• 3.2.1 自旋式扭带的旋转特性分析32-34
• 3.2.2 自旋式扭带的阻力特性分析及关联式34-36
• 3.2.3 自旋式扭带的强化传热特性分析及关联式36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 扭带管内流场模拟及场协同分析39-56
• 4.1 固定式扭带管内流场模拟研究39-48
• 4.1.1 模拟设置及模型验证39-40
• 4.1.2 固定式扭带对管内流场的影响40-44
• 4.1.3 固定式扭带对管内场协同的影响44-46
• 4.1.4 固定式扭带对管内阻力的影响46-47
• 4.1.5 固定式扭带对管内传热性能的影响47-48
• 4.2 自旋式扭带管内流场模拟研究48-55
• 4.2.1 自旋式扭带对管内流场的影响48-50
• 4.2.2 自旋式扭带对管内场协同的影响50-52
• 4.2.3 自旋式扭带对管内阻力的影响52-53
• 4.2.4 自旋式扭带对管内传热性能的影响53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 扭带综合评价及选型56-61
• 5.1 基于场协同理论的强化传热综合评价因子56
• 5.2 固定式扭带综合评价及选型56-58
• 5.2.1 固定式扭带综合评价56-57
• 5.2.2 固定式扭带选型57-58
• 5.3 自旋式扭带综合评价及选型58-60
• 5.3.1 自旋式扭带综合评价58-59
• 5.3.2 自旋式扭带选型59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 结论61-62
• 附录62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 硕士期间获得的科研成果68

【参考文献】

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本文编号：649699