管壳式换热器沸腾换热实验研究

发布时间：2017-08-31 22:38

  本文关键词：管壳式换热器沸腾换热实验研究

  更多相关文章： 沸腾换热 管壳式换热器 螺旋扁管 两相流动 质量含气率

【摘要】：管壳式换热器作为石油化工行业重要的设备,对整个行业的节能减排起着举足轻重的作用。近年来,随着传热技术的加强,作为一种广泛使用的热交换器：螺旋扁管也随之得到了很大的发展。国内外学者也接踵开始对其中两相流沸腾流动与换热特性开展了研究。由于两相流本身的复杂性和实验条件的限制,不同研究者研究所得结果存在偏差,此外关于不凝气体对于传热和流动影响的研究较少,因此本文基于管壳式换热器螺旋扁管管束中气-液两相流介质,在加入少量不凝性气体的过程中,进行两相流沸腾换热实验研究。主要研究工作如下：1、通过对实验数据的分析和处理,得到两相沸腾流动与换热特性随雷诺数、普朗特数、质量含气率、液相进口体积流量的变化规律。流动特性方面：在不凝性气体下,两相流摩擦阻力压降随普朗特数的增加而增加。沿程阻力随含气率的增加,在一定范围内呈现周期性波动,并且随着液相进口体积流量的增加,波动周期逐渐变大,波动振幅变大。换热特性方面：在含有不凝性气体的情况下,随着两相流沸腾换热雷诺数增大,平均努塞尔数也增大。两相流沸腾过程中的热流密度在低含气率情况下,随着含气率的增加而减小。随着含汽率的进一步升高,热流密度呈现周期性波动。2、在上述实验的基础上,通过改变螺旋扁管基本结构尺寸：螺距,进行各组对比实验。探究不同螺距尺寸对于两相流沸腾流动与换热特性的影响。发现小螺距情形下,努塞尔数随雷诺数的增大幅度更大,并且努赛尔数的极值也较大,即换热效果更好,并且随着雷诺数的增大换热效果增强的也更显著；在较低含气率下,小螺距情形热流密度随含气率下降的幅度更大,随着含气率的增大,热流密度周期性波动的周期变大,波动频率变小。3、基于前人研究的模型基础,结合实验数据的整理和分析。运用相应数学分析软件进行多元非线性回归分析,得到沿程阻力压降和平均努赛尔数的经验关联式,具有一定的工程应用价值。
【关键词】：沸腾换热 管壳式换热器 螺旋扁管 两相流动 质量含气率
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符号表补充说明9-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 气液两相流流动特性研究现状11-13
• 1.2.1 流动特性理论研究的进展11-12
• 1.2.2 流动特性实验研究的进展12-13
• 1.3 气液两相流沸腾换热特性研究现状13-17
• 1.3.1 换热特性理论研究的进展14-15
• 1.3.2 换热特性实验研究的进展15-17
• 1.4 小结17-18
• 第二章 两相流动实验系统18-32
• 2.1 螺旋扁管的结构特点18-20
• 2.1.2 实验元件简介19-20
• 2.2 实验系统组成20
• 2.3 实验系统流程与实验方法20-25
• 2.4 实验系统设备与仪表25-28
• 2.5 测试技术与实验内容28-32
• 2.5.1 实验目的28
• 2.5.2 主要测量参数及测量方法28
• 2.5.3 实验方法28-29
• 2.5.4 实验方案29-30
• 2.5.5 操作规程30-32
• 第三章 实验理论基础32-44
• 3.1 气液两相流理论分析模型32-35
• 3.2 气液两相流基本参数35-37
• 3.3 气液两相压力降数学模型37-39
• 3.3.1 气液两相流体摩擦阻力压降数学模型37-39
• 3.3.2 气液两相流体加速压降数学模型39
• 3.4 饱和沸腾传热与两相强制对流传热数学模型39-41
• 3.5 实验数据处理41-44
• 第四章 管壳式换热器两相流动及沸腾换热实验结果与分析44-54
• 4.1 两相流动特性研究44-47
• 4.2 两相沸腾换热研究47-51
• 4.3 准则关联式拟合51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 结论与展望54-57
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 5.3 创新点56-57
• 附录 误差分析57-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间的成果64-65
• 致谢65

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本文编号：768381