异径管绕管式换热器壳程冷凝传热研究
发布时间：2021-08-01 23:00
针对绕管式换热器壳程结构复杂、相变传热研究难度大、性能有待提高等问题,本文开展了异径管绕管式换热器壳程结构参数优化与壳程冷凝换热的研究,主要的研究内容及结论如下:（1）开发了新型单股流与双股流异径管绕管式换热器,其特点是大径绕管和小径绕管交叉缠绕于同一层内,层与层之间的大径绕管相互支撑,小径绕管与大径绕管中间留出较大的空隙。新结构的主要优点是增大了换热管层与层之间的径向间距,解决同一层绕管排列过于紧密的问题,有利于增强壳程扰流和传热性能,以及降低壳程压降。（2）将异径管与等径管两种绕管式换热器进行模拟对比,结果表明:异径管绕管式换热器中单根管的迎流面和背流面区域减小,壳程流体速度分布更加均匀,对流换热系数提高7.826%,壳程压降降低30%,综合性能优于等径管绕管式换热器。用数值模拟方法分析了管径比a和轴向管中心距Z对异径管绕管式换热器壳程传热与压降性能的影响,结果表明,在研究范围内,当a=1.250和Z=3mm时,异径管绕管式换热器的综合性能最优。（3）在软件中引入了冷凝传热的自定义函数（UDF）,模拟分析了异径管绕管式换热器壳程冷凝工况下流动及传热状况。结果表明,随着壳程不同截面的...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绕管式换热器结构示意图
1绪论2LNG绕管式换热器的厂商均为德国的Linde和美国APCI[3]。虽然国内较早引入了有关绕管式换热器的设计与研究，但由于绕管式换热器壳程布置复杂、较高的实验成本、实验误差高和加工制造技术等因素影响，对于绕管式换热器的研究并不完善[4]，尤其是针对绕管式换热器内部相变换热的研究；此外，优化绕管式换热器结构，提高换热效率等也是日后研究的重点。1.2绕管式换热器结构优化研究进展郑州大学马飞[5]提出新型螺旋缠绕椭圆管和螺旋缠绕三叶管，如图1.2所示。经过模拟分析表明：两种新型绕管结构管内仍然存在二次流，但是与普通绕管不同的是二次流方向和形状差异很大。螺旋缠绕椭圆管结构壳侧综合传热性能较差，管内换热性能提高；螺旋缠绕三叶管壳程与管程综合传热性能均较好。图1.2三种新型缠绕管示意图A.Zachar[6]提出了一种螺旋槽管，如图1.3所示，通过仿真研究发现，相比于绕管式换热器，新型结构的换热系数可提高80~100%。PrabhatKG[7]提出了翅片绕管式换热器，如图1.4所示，并进行了实验得到翅片绕管式换热器的管程和壳程的阻力系数关联式。图1.3螺旋槽管绕管图1.4翅片绕管图1.5新型螺旋缠绕波节管邓静[8]开发了螺旋缠绕波节管，研究分析了新结构的传热机理，结果表明螺旋缠绕波节管可以破坏流体边界层，增强湍流程度，综合换热性能远远优于普通
图 1.2 三种新型缠绕管示意图A.Zachar[6]提出了一种螺旋槽管，如图 1.3 所示，通过仿真研究发现，相比于绕管式换热器，新型结构的换热系数可提高 80~100%。Prabhat K G[7]提出了翅片绕管式换热器，如图 1.4 所示，并进行了实验得到翅片绕管式换热器的管程和壳程的阻力系数关联式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]绕管式换热器壳侧液膜流动及分布特性[J]. 闫彦,刘乐,高俊杰,徐春雷,李玉星,韩辉. 油气储运. 2019(11)
[2]缠绕管式换热器壳程强化传热性能影响因素分析[J]. 高兴辉,周帼彦,涂善东. 化工学报. 2019(07)
[3]绕管式换热器壳侧流动及传热模拟与实验研究[J]. 吴金星,刘少林,彭旭. 郑州大学学报(工学版). 2019(01)
[4]缠绕管排列方式对缠绕管式换热器内壳程流场影响的数值模拟[J]. 田杨,范军领,李升大,陈光辉,李建隆. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]缠绕管式换热器的研究现状分析[J]. 刘松波. 内燃机与配件. 2018(11)
[6]LNG绕管式换热器管侧流动与传热实验台设计及验证[J]. 李丰志,于佳文,鹿来运,姜益强,蔡伟华,陈明,浦晖. 哈尔滨工业大学学报. 2017(02)
[7]绕管式换热器壳侧流场流动与传热的数值模拟研究[J]. 阳大清,周红桃. 压力容器. 2015(11)
[8]小型LNG装置缠绕管换热器的设计[J]. 李京瑶,公茂琼,汤奇雄,孙兆虎,邹鑫,陈高飞,吴剑峰. 化工学报. 2015(S2)
[9]结构参数对绕管式换热器传热特性的影响[J]. 季鹏,李玉星,王武昌,朱建鲁. 油气储运. 2015(08)
[10]绕管式换热器换热面积的一种简捷计算方法[J]. 徐成良,丁国忠. 低温与特气. 2015(01)
博士论文
[1]LNG绕管式换热器壳侧两相流动与传热特性实验研究[D]. 丁超.上海交通大学 2018
[2]湍流边界层的直接数值模拟研究[D]. 韦安阳.浙江大学 2014
[3]水平管束外膜状凝结换热试验与理论研究[D]. 马志先.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]天然气锅炉尾部烟气凝结换热数值模拟[D]. 张强.哈尔滨理工大学 2019
[2]烟气源热泵系统开发及绕管式冷凝器研究[D]. 彭旭.郑州大学 2016
[3]垂直螺旋盘管外膜状凝结换热的理论与实验研究[D]. 王永琳.青岛理工大学 2014
[4]圆管内凝结液膜分布及换热特性研究[D]. 王佩.华北电力大学 2015
[5]有相变缠绕管换热器计算程序开发[D]. 郭洋.大连理工大学 2012
[6]扭曲管换热器传热与流阻性能的数值研究[D]. 王宏斌.郑州大学 2012
[7]火电厂直接空冷系统传热性能实验研究[D]. 金衍胜.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3316397
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绕管式换热器结构示意图
1绪论2LNG绕管式换热器的厂商均为德国的Linde和美国APCI[3]。虽然国内较早引入了有关绕管式换热器的设计与研究，但由于绕管式换热器壳程布置复杂、较高的实验成本、实验误差高和加工制造技术等因素影响，对于绕管式换热器的研究并不完善[4]，尤其是针对绕管式换热器内部相变换热的研究；此外，优化绕管式换热器结构，提高换热效率等也是日后研究的重点。1.2绕管式换热器结构优化研究进展郑州大学马飞[5]提出新型螺旋缠绕椭圆管和螺旋缠绕三叶管，如图1.2所示。经过模拟分析表明：两种新型绕管结构管内仍然存在二次流，但是与普通绕管不同的是二次流方向和形状差异很大。螺旋缠绕椭圆管结构壳侧综合传热性能较差，管内换热性能提高；螺旋缠绕三叶管壳程与管程综合传热性能均较好。图1.2三种新型缠绕管示意图A.Zachar[6]提出了一种螺旋槽管，如图1.3所示，通过仿真研究发现，相比于绕管式换热器，新型结构的换热系数可提高80~100%。PrabhatKG[7]提出了翅片绕管式换热器，如图1.4所示，并进行了实验得到翅片绕管式换热器的管程和壳程的阻力系数关联式。图1.3螺旋槽管绕管图1.4翅片绕管图1.5新型螺旋缠绕波节管邓静[8]开发了螺旋缠绕波节管，研究分析了新结构的传热机理，结果表明螺旋缠绕波节管可以破坏流体边界层，增强湍流程度，综合换热性能远远优于普通
图 1.2 三种新型缠绕管示意图A.Zachar[6]提出了一种螺旋槽管，如图 1.3 所示，通过仿真研究发现，相比于绕管式换热器，新型结构的换热系数可提高 80~100%。Prabhat K G[7]提出了翅片绕管式换热器，如图 1.4 所示，并进行了实验得到翅片绕管式换热器的管程和壳程的阻力系数关联式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]绕管式换热器壳侧液膜流动及分布特性[J]. 闫彦,刘乐,高俊杰,徐春雷,李玉星,韩辉. 油气储运. 2019(11)
[2]缠绕管式换热器壳程强化传热性能影响因素分析[J]. 高兴辉,周帼彦,涂善东. 化工学报. 2019(07)
[3]绕管式换热器壳侧流动及传热模拟与实验研究[J]. 吴金星,刘少林,彭旭. 郑州大学学报(工学版). 2019(01)
[4]缠绕管排列方式对缠绕管式换热器内壳程流场影响的数值模拟[J]. 田杨,范军领,李升大,陈光辉,李建隆. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]缠绕管式换热器的研究现状分析[J]. 刘松波. 内燃机与配件. 2018(11)
[6]LNG绕管式换热器管侧流动与传热实验台设计及验证[J]. 李丰志,于佳文,鹿来运,姜益强,蔡伟华,陈明,浦晖. 哈尔滨工业大学学报. 2017(02)
[7]绕管式换热器壳侧流场流动与传热的数值模拟研究[J]. 阳大清,周红桃. 压力容器. 2015(11)
[8]小型LNG装置缠绕管换热器的设计[J]. 李京瑶,公茂琼,汤奇雄,孙兆虎,邹鑫,陈高飞,吴剑峰. 化工学报. 2015(S2)
[9]结构参数对绕管式换热器传热特性的影响[J]. 季鹏,李玉星,王武昌,朱建鲁. 油气储运. 2015(08)
[10]绕管式换热器换热面积的一种简捷计算方法[J]. 徐成良,丁国忠. 低温与特气. 2015(01)
博士论文
[1]LNG绕管式换热器壳侧两相流动与传热特性实验研究[D]. 丁超.上海交通大学 2018
[2]湍流边界层的直接数值模拟研究[D]. 韦安阳.浙江大学 2014
[3]水平管束外膜状凝结换热试验与理论研究[D]. 马志先.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]天然气锅炉尾部烟气凝结换热数值模拟[D]. 张强.哈尔滨理工大学 2019
[2]烟气源热泵系统开发及绕管式冷凝器研究[D]. 彭旭.郑州大学 2016
[3]垂直螺旋盘管外膜状凝结换热的理论与实验研究[D]. 王永琳.青岛理工大学 2014
[4]圆管内凝结液膜分布及换热特性研究[D]. 王佩.华北电力大学 2015
[5]有相变缠绕管换热器计算程序开发[D]. 郭洋.大连理工大学 2012
[6]扭曲管换热器传热与流阻性能的数值研究[D]. 王宏斌.郑州大学 2012
[7]火电厂直接空冷系统传热性能实验研究[D]. 金衍胜.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3316397
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3316397.html
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