插入扰流元件强化传热的实验研究

发布时间：2017-04-04 13:09

  本文关键词：插入扰流元件强化传热的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在全球面临能源短缺,不断开发新能源的今天,节能降耗成为研究的重要课题,换热器在许多工业领域有广泛的应用,其性能的好坏直接影响着能源利用效率的高低,因此对其进行强化传热的研究已成为当今工程节能的重要手段。 在各种强化手段中,插入扰流装置得到了工业的广泛应用,而对于金属丝插入件的研究迄今未见报道,本文通过对这种简单易得和容易制作的金属丝插入件进行有效的组合布置,将其置于换热管内,研究其强化换热特性。 研究中以场协同理论和正交实验设计为指导,得出9种金属丝组合形式,并建立热工水力回路对插入金属丝扰流元件的换热管进行流动和换热性能实验,获得了在入口雷诺数300 Re 1.3×104范围内,不同雷诺数下的温度、流量及压差等的相关数据。通过对正交实验结果进行极差和方差分析得出了三个因素对于换热特性影响的灵敏度差异,结果表明在管道布置方式(中心或贴壁面)最为敏感,验证了在管道中心布置金属丝插入件比在管壁周围布置换热特性要好。 实验结果同时表明,在管内插入金属丝扰流元件,可以明显地提高换热器的换热下效率,与光管相比,换热量Q的提高率在120%～520%,总传热系数K的提高率在126%～610%,阻力增大100%～350%。通过强化传热性能的评价准则(PEC )对插入金属丝后的换热管进行传热的综合评价,得出当Re等于6931时,PEC值有最大值5.97;当Re等于338时, PEC值有最小值0.89,9种组合均可使换热性能得到增强。 通过修正的Wilson图解法分离出了换热管内对流传热膜系数,与Microsoft excel数据分析功能模块的回归选项相结合,得到了各种金属丝组合的传热关联式和阻力系数回归方程,可为工程设计提供一定的参考。
【关键词】：强化传热 金属丝插入元件 换热器 实验研究
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 强化传热的意义目的及途径11-13
• 1.1.1 强化传热的意义11
• 1.1.2 强化传热的目的11-12
• 1.1.3 强化传热的途径及分类12-13
• 1.2 国内外强化传热技术的研究现状13-16
• 1.3 内插件强化传热概述16-17
• 1.4 国内外内插件强化传热研究现状17-19
• 1.4.1 各种内插件强化传热研究现状17-19
• 1.4.2 扰流元件强化传热研究发展趋势19
• 1.5 制冷空调中的强化传热技术19-20
• 1.6 本文研究方法及所做工作20-21
• 2 实验研究的理论基础21-25
• 2.1 流体流动边界层理论21-22
• 2.1.1 边界层简介21
• 2.1.2 边界层理论基本论点21-22
• 2.1.3 边界层理论与对流换热22
• 2.2 流体对流换热的场协同理论22-23
• 2.2.1 对流换热物理机制分析22-23
• 2.2.2 对流换热场协同分析23
• 2.3 管内插入金属丝的强化分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 实验研究25-36
• 3.1 实验目的及原理25-28
• 3.1.1 实验目的25
• 3.1.2 实验原理25-28
• 3.2 实验装置及仪器28-35
• 3.2.1 实验流程与方法28-30
• 3.2.2 实验设计及主要设备准备30-34
• 3.2.3 实验测量34-35
• 3.2.4 实验辅助系统35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 实验数据处理及结果分析36-51
• 4.1 实验结果的处理方法36-38
• 4.1.1 数据处理方法36
• 4.1.2 数据处理内容36
• 4.1.3 数据处理步骤36-38
• 4.2 实验正交设计结果38-42
• 4.2.1 由极差分析结果引出的结论39-41
• 4.2.2 由方差分析结果引出的结论41-42
• 4.3 数据处理结果及性能曲线分析42-47
• 4.3.1 换热量Q、总传热系数K 与Re 关系的分析比较42-44
• 4.3.2 传热关联式回归方程44-45
• 4.3.3 努塞尔数Nu、压降Δp 与Re 关系的分析比较45-47
• 4.3.4 阻力系数回归方程47
• 4.4 误差分析47-50
• 4.4.1 误差分类47-48
• 4.4.2 实验误差分析48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 强化传热综合性能评价51-58
• 5.1 以热力学第一定律为基础的换热器性能评价51-52
• 5.1.1 单一参数评价方法51
• 5.1.2 单一参数组合评价方法51-52
• 5.2 以热力学第二定律为基础的换热器性能评价52-55
• 5.2.1 熵分析法52-53
• 5.2.2 分析53-55
• 5.3 本实验的传热性能评价55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 本文结论58-59
• 6.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录65-80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张千;何燕;丁曼;郑洪财;张江辉;;管内置梯形波带强化传热实验研究[J];化工机械;2012年04期

2 何燕;张千;;梯形波带扰流元件对高黏度流体强化传热效率影响的实验研究[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2013年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 韩崇刚;大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究[D];北京化工大学;2012年

2 林志敏;扭带及涡产生器在管内诱导的二次流强度及其强化传热特性研究[D];兰州交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 刘建;纵向涡发生器应用于热管翅片散热器传热与流动特性研究[D];山东大学;2011年

2 周乃香;半椭圆管新型换热元件换热与阻力特性研究[D];山东大学;2012年

3 张千;管内置入梯形波带内插件强化传热实验研究[D];青岛科技大学;2012年

4 丁开强;基于（火积）耗散极值原理的通道内层流换热流场优化[D];山东大学;2013年

5 唐鹤文;螺旋曲面肋板式换热器的强化传热及结构优化研究[D];南华大学;2013年

6 姜鹏;洁能芯的结构改进及其自清洁性能的研究[D];北京化工大学;2013年

  本文关键词：插入扰流元件强化传热的实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285568