本文關(guān)鍵詞：水平肋片管外凝結(jié)液膜分布及換熱特性研究

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【摘要】：凝結(jié)現(xiàn)象在制冷、空調(diào)、化工、核動(dòng)力及電廠回?zé)嵫h(huán)等領(lǐng)域廣泛存在,冷凝過(guò)程,凝結(jié)液膜是阻礙換熱的主要熱阻,強(qiáng)化膜狀凝結(jié)的措施通過(guò)在管外增加肋片,使液膜減薄,排出凝結(jié)液。同時(shí),有機(jī)工質(zhì)性能相對(duì)穩(wěn)定,可作為制冷劑使用。因此研究肋片管外有機(jī)工質(zhì)凝結(jié)換熱特性對(duì)設(shè)計(jì)高效冷凝設(shè)備提供理論參考。肋片管外液膜熱阻的大小取決于液膜的厚度及分布,與肋片結(jié)構(gòu)尺寸(肋密度、肋高、肋厚)、管型、管子排列方式、流體流速及物性參數(shù)等有關(guān)。因此,需運(yùn)用理論分析及數(shù)值計(jì)算方法對(duì)水平肋片管外凝結(jié)液膜厚度及換熱特性進(jìn)行研究。本文在Nusselt理論的基礎(chǔ)上,采用修正的膜理論建立水平肋片管外有機(jī)工質(zhì)凝結(jié)的數(shù)學(xué)模型,沿管周向劃分有限個(gè)微元角,計(jì)算每個(gè)微元角內(nèi)肋片側(cè)壁上及肋間基管凝結(jié)液膜分布及傳熱系數(shù),以R134a工質(zhì)及TFE制冷工質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證模型的可行性,并得到凝結(jié)液膜在肋側(cè)壁及肋間基管的分布,分析肋片結(jié)構(gòu)參數(shù)、管型對(duì)凝結(jié)換熱的影響。結(jié)果表明:(1)肋片側(cè)壁的凝結(jié)液膜厚度沿圓周角增大方向不斷增厚,沿肋高方向變薄,局部凝結(jié)傳熱系數(shù)沿圓周角增大方向而減小,沿肋高方向增加;肋間基管上圓周角0~?f范圍內(nèi)液膜不斷增厚,并在靠近淹沒(méi)區(qū)急劇增厚,局部凝結(jié)傳熱系數(shù)減小。(2)給定肋片高度為1.19mm的低肋時(shí),平均傳熱系數(shù)隨肋片密度的增大先增大后減小,肋密度為25fpi時(shí)最優(yōu);低肋片密度時(shí),肋片高度對(duì)凝結(jié)換熱的影響較小。(3)橢圓形肋片管肋間基管液膜熱阻遠(yuǎn)大于側(cè)壁熱阻;在上半管,液膜熱阻系數(shù)隨圓周角的增大而減小,在下半管,液膜熱阻系數(shù)隨圓周角的增大而減小;局部凝結(jié)傳熱系數(shù)隨圓周角的增大而增大。(4)滴型肋片管外,上半管的液膜熱阻及局部凝結(jié)傳熱系數(shù)與圓管相同,下半部分與橢圓管下半部分相同。(5)異型肋管不同曲率下的平均傳熱系數(shù)與同管徑的圓形肋管外的平均凝結(jié)傳熱系數(shù)強(qiáng)化比大于1,橢圓型肋管優(yōu)于滴型肋管。(6)橢圓型肋管外凝結(jié)換熱性能隨曲率的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：工程熱物理 凝結(jié)換熱 液膜厚度 肋片結(jié)構(gòu)及管型
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 物理量名稱(chēng)及符號(hào)表10-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究的目的及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析13-16
• 1.2.1 實(shí)驗(yàn)研究13-14
• 1.2.2 理論分析及模擬14-16
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容16-18
• 第2章 水平管外凝結(jié)換熱理論分析及強(qiáng)化18-24
• 2.1 凝結(jié)換熱簡(jiǎn)述18-20
• 2.1.1 凝結(jié)換熱18
• 2.1.2 強(qiáng)化膜狀凝結(jié)18-19
• 2.1.3 強(qiáng)化傳熱的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則19-20
• 2.2 水平單管外膜狀凝結(jié)理論研究及強(qiáng)化20-23
• 2.2.1 水平圓管外膜狀凝結(jié)的努塞爾理論20
• 2.2.2 努塞爾理論模型的修正20-21
• 2.2.3 水平強(qiáng)化管外凝結(jié)傳熱21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 水平肋片管外凝結(jié)換熱模型理論研究24-36
• 3.1 物理模型24-25
• 3.2 數(shù)學(xué)模型25-29
• 3.2.1 肋片側(cè)壁上控制方程及邊界條件25-26
• 3.2.2 肋間基管控制方程及邊界條件26
• 3.2.3 肋根處曲率半徑、肋片有效換熱高度及淹沒(méi)角的確定26-27
• 3.2.4 液膜厚度的分布27-28
• 3.2.5 凝結(jié)傳熱系數(shù)及熱阻的確定28-29
• 3.3 求解計(jì)算29-32
• 3.3.1 有機(jī)工質(zhì)R134a物性計(jì)算29-30
• 3.3.2 有機(jī)工質(zhì)TFE物性計(jì)算30-31
• 3.3.3 微元角內(nèi)迭代計(jì)算31-32
• 3.4 驗(yàn)證計(jì)算32-35
• 3.4.1 以R134a為工質(zhì)的模型驗(yàn)證32-33
• 3.4.2 以TFE為工質(zhì)的驗(yàn)證計(jì)算33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 異型肋片管外凝結(jié)傳熱分析36-43
• 4.1 不同管型基管幾何尺寸36-38
• 4.2 物理模型38-42
• 4.2.1 肋根液膜曲率半徑及淹沒(méi)角38-40
• 4.2.2 相關(guān)物理量確定40-41
• 4.2.3 計(jì)算框圖41-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第5章 圓形肋管及異型肋管外的傳熱特性43-59
• 5.1 圓形肋片管外液膜及傳熱系數(shù)分布43-46
• 5.1.1 不同溫度的肋間基管處液膜及局部傳熱系數(shù)分布規(guī)律44-45
• 5.1.2 肋片側(cè)壁上凝結(jié)液膜及傳熱系數(shù)分布45-46
• 5.2 圓形肋管外肋片結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換熱影響分析46-47
• 5.2.1 肋片密度對(duì)凝結(jié)換熱影響46-47
• 5.2.2 肋片高度對(duì)凝結(jié)換熱影響47
• 5.3 不同管型肋片管外凝結(jié)換熱特性47-53
• 5.3.1 圓型肋片管48-49
• 5.3.2 橢圓型肋管49-51
• 5.3.3 滴型肋管51-53
• 5.4 不同管型及曲率下凝結(jié)換熱特性分析53-57
• 5.4.1 異型肋管外液膜熱阻及傳熱系數(shù)分布分析53-54
• 5.4.2 不同管型肋片管外液膜熱阻及傳熱系數(shù)分布54-55
• 5.4.3 異型肋管與圓形肋管的凝結(jié)強(qiáng)化比55-56
• 5.4.4 不同曲率的橢圓型肋管凝結(jié)換熱分析56-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 第6章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 結(jié)論59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄65-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果66-67
• 致謝67

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本文編號(hào)：1009730