圆管内凝结液膜分布及换热特性研究

发布时间：2017-10-03 05:45

  本文关键词：圆管内凝结液膜分布及换热特性研究

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【摘要】：管内凝结换热现象广泛地存在于工业热交换的过程中,而凝结液膜为管内凝结换热过程中的主要热阻,对管内凝结换热进行研究及提高管内换热性能对经济效益的提升和促进能源的有效利用有着重要的意义。在管内蒸汽凝结换热过程中,冷凝形成的液膜是影响换热效果的最重要的因素。针对竖直圆管内的蒸汽凝结,基于边界层理论,考虑蒸汽流动引起的剪切力,建立了液膜的物理及数学模型,对于竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布规律和换热特性进行了分析研究。研究结论如下:(1)纯蒸汽在竖直圆管中进行凝结换热,液膜的厚度及温度的分布对管内换热效果产生了较大的影响;(2)液膜的厚度与传热系数沿轴向换热长度变化的普遍规律为:液膜的厚度自管口处随换热长度的增大而逐渐变大,但变化梯度逐渐变小;传热系数自管口处随轴向换热长度的增大而逐渐变小,变化梯度亦逐渐变小;(3)其他条件不变时,在相同的换热长度处液膜厚度随蒸汽流量的增大而变小,且不同质量流量对应液膜厚度的差值在管子前半段明显大于后半段,相同位置处入口蒸汽流量越大则传热系数越大;(4)其他条件不变时,在相同换热长度处液膜厚度随入口蒸汽温度的升高而增厚,传热系数随蒸汽温度的升高而减小,且不同蒸汽温度对应液膜厚度差值沿轴向蒸汽流动方向逐渐变大;(5)其他条件不变时,在轴向相同的换热长度处液膜厚度随壁面温度的升高而变小,传热系数随壁温的升高而变大,且不同壁温对应液膜厚度差值沿蒸汽流动方向逐渐增大;(6)其他条件不变时,在相同的换热长度处液膜厚度随圆管内径的增大而增大,且不同内径所对应液膜厚度差值在管子前半段大于后半段,相同位置处管子内径越大则传热系数越小。针对管内蒸汽的凝结换热特性,在物理及数学建模基础上进行数值计算,对倾斜放置的圆管的凝结换热特性进行了比较细致的分析研究,得出结论如下:(1)其他条件不变时,在相同的换热长度处传热系数会随蒸汽温度的升高而变小;(2)其他条件不变时,在相同的换热长度处液池深度随圆管内径的增大而变大,但传热系数会随内径的增大而变小;(3)其他条件不变时,在相同的换热长度处,圆管倾斜角度越大,传热系数越大。
【关键词】：纯蒸汽 凝结换热 竖直 倾斜
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 课题背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究动态14-16
• 1.2.1 理论分析14-15
• 1.2.2 试验研究15-16
• 1.2.3 数值模拟16
• 1.3 本课题主要研究内容16-18
• 第2章 凝结换热的机理及强化18-26
• 2.1 凝结换热分类18-19
• 2.2 凝结的影响因素19-21
• 2.2.1 膜状凝结的影响因素19-20
• 2.2.2 珠状凝结的影响因素20-21
• 2.3 管内蒸气凝结流型21-22
• 2.4 边界层原理22-23
• 2.5 凝结的传质机理23-24
• 2.6 凝结换热的强化24-25
• 2.6.1 强化换热的机理24
• 2.6.2 管内凝结换热的强化24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第3章 竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性研究26-35
• 3.1 物理模型26-27
• 3.2 数学模型27-29
• 3.2.1 液膜速度分布27-28
• 3.2.2 液膜质量流量28
• 3.2.3 液膜厚度分布28-29
• 3.2.4 传热系数29
• 3.3 结果验证29-31
• 3.3.1 方程组的求解29-30
• 3.3.2 试验验证30-31
• 3.4 影响液膜分布、换热性能因素及分析31-33
• 3.4.1 质量流量的影响31
• 3.4.2 蒸汽温度的影响31-32
• 3.4.3 壁面温度的影响32-33
• 3.4.4 圆管内径的影响33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 倾斜管内纯蒸汽凝结换热特性研究35-42
• 4.1 物理模型35-36
• 4.2 数学模型36-37
• 4.2.1 分层流的基本控制方程36-37
• 4.2.2 方程组的求解37
• 4.3 结果验证37-38
• 4.3.1 数值求解过程37-38
• 4.3.2 试验验证38
• 4.4 影响换热性能的因素及分析38-41
• 4.4.1 蒸汽温度的影响39
• 4.4.2 圆管内径的影响39-40
• 4.4.3 圆管倾斜角度的影响40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 不确定度分析42-44
• 第6章 结论与展望44-47
• 6.1 结论44-45
• 6.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果51-52
• 致谢52

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本文编号：963482