在暖通空調(diào)領(lǐng)域,強化換熱管常用來制成殼管式冷凝器而廣泛應(yīng)用于冷卻塔水系統(tǒng)中。長時間運行后,強化管表面會形成污垢,從而影響其換熱性能,而污垢熱阻是強化管的關(guān)鍵參數(shù)之一。以往的光管表面污垢熱阻數(shù)據(jù)不適用于強化管,因此需要對強化管表面污垢熱阻進(jìn)行實際測試研究,為建立強化管表面污垢熱阻與運行參數(shù)以及結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)式(預(yù)測模型)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本課題以強化換熱管表面污垢為研究對象,開展了污垢測試中的去耦分析實驗及不同表面幾何參數(shù)下混合污垢的實際(非加速)測試實驗,分析了換熱管表面幾何參數(shù)對污垢熱阻的影響規(guī)律,同時基于Monte Carlo方法建立了顆粒污垢的初步生長模型,提出了有效邊界層厚度的概念,并對顆粒污垢的生長過程進(jìn)行了初步模擬。本文首先詳細(xì)的闡述了已搭建完成的冷卻塔水系統(tǒng)強化換熱管表面污垢測試實驗平臺的工作原理及具體構(gòu)成。開展了去耦分析實驗,定量分析了流速變化和熱流密度變化對強化管總傳熱系數(shù)的影響規(guī)律,并以此為基礎(chǔ)提出污垢熱阻的修正計算公式,實現(xiàn)了對污垢熱阻的準(zhǔn)確測試。其次,開展了中等水質(zhì)濃度下流速為~1.6m/s時的實際污垢測試,確定9根測試管(8根強化管和1根光管)的污垢熱阻,分析表面幾何參數(shù)對污垢生長過程的影響,確定本次實驗條件下的最優(yōu)表面幾何參數(shù)。通過對強化管換熱特性以及水質(zhì)的長時間連續(xù)監(jiān)測,研究分析了實驗過程中冷卻水的水質(zhì)、傳熱系數(shù)、污垢熱阻、水側(cè)壓降法等變化規(guī)律。隨后,基于Monte Carlo方法,通過合理的簡化和假設(shè),建立了換熱管表面顆粒污垢生長過程的初步物理計算模型,利用MATLAB軟件,模擬分析了顆粒污垢生長過程。該Monte Carlo顆粒污垢生長模型為后續(xù)混合污垢的模擬提供了參考依據(jù)。最后,基于模擬分析提出了有效邊界層厚度的概念并對其進(jìn)行了驗證,分析了流速、管徑對顆粒污垢生長及有效邊界層厚度的影響。有效邊界層厚度的提出為實際模擬過程中存在的運行時間長、內(nèi)存大等問題提供新的解決方案。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文冷凍水箱蒸發(fā)器壓縮機干燥過濾器儲液罐視液鏡 2冷卻水箱旁通閥過冷器油分離器視液鏡 1冷卻水TTT溫控器T流量計壓力傳感器安全閥壓差傳感器殼管式冷凝器測試強化管膨脹閥水質(zhì)在線監(jiān)測儀冷卻塔室外室內(nèi)溢流補給水箱水位控制器電磁閥 換熱器溫控器電加熱器圖 2-1 強化換熱管表面污垢熱阻測試平臺原理圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文冷凍水箱蒸發(fā)器壓縮機干燥過濾器儲液罐視液鏡 2冷卻水箱旁通閥過冷器油分離器視液鏡 1冷卻水TTT溫控器T流量計壓力傳感器安全閥壓差傳感器殼管式冷凝器測試強化管膨脹閥水質(zhì)在線監(jiān)測儀冷卻塔室外室內(nèi)溢流補給水箱水位控制器電磁閥 換熱器溫控器電加熱器圖 2-1 強化換熱管表面污垢熱阻測試平臺原理圖

圖 3-1 傳熱系數(shù)隨流速的變化（定熱流密度）圖 3-1 所示，將測試管實測點進(jìn)行擬合做出趨勢線，觀察趨勢線區(qū)間流速范圍內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著流速的增加呈線性增大，與理論流速范圍擴大時，流速與傳熱系數(shù)之間并非呈線性關(guān)系[49]。由圖1）9 根換熱管因管內(nèi)幾何參數(shù)不同，其換熱能力有所不同。當(dāng)流5~1.85m/s 時，7 號管換熱能力始終最強，9 號光管換熱能力最弱驗條件下，潔凈狀態(tài)的 8 根強化換熱管換熱能力始終都強于光管2）當(dāng)流速為 1.85m/s 時，5 號管與 9 號管傳熱系數(shù)僅相差 8%，可知，當(dāng)流速繼續(xù)增加，9 號光管的換熱能力即將大于 5 號強化換勢線僅在 1.35~1.85m/s 流速范圍內(nèi)成立，因此光管的換熱能力能流速影響較小的強化換熱管還需進(jìn)一步的實驗驗證。3）對于不同的測試管，流速變化對其傳熱系數(shù)的影響不同。當(dāng)增長到 15%時，9 根測試管傳熱系數(shù)增長范圍為 10%~23%，傳熱系16%，其中 7 號管傳熱系數(shù)增長最大為 23%，因此本文提出“敏感即某一因素變化對實驗結(jié)果的影響作用，其中影響作用越大，敏
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2879000