本文關(guān)鍵詞：重力式熱管數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化　出處：《西華大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 重力式熱管 場(chǎng)協(xié)同 內(nèi)擾流件 錐角 升角 Fluent

【摘要】：熱管通過較小的軸向截面遠(yuǎn)距離導(dǎo)熱的優(yōu)良導(dǎo)熱特性而廣為人知,在我國(guó)碳鋼-水熱管換熱器應(yīng)用相對(duì)普遍。熱管的傳熱強(qiáng)化也是學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一,然而,目前多數(shù)課題對(duì)熱管傳熱性能的研究大多圍繞于熱管通過較小截面的優(yōu)良導(dǎo)熱性能的研究上。在涉及重力式熱虹吸管的數(shù)值模擬換熱強(qiáng)化分析文獻(xiàn)中,結(jié)合場(chǎng)協(xié)同理論提出對(duì)策的較少。而且同時(shí)具備結(jié)合過增元理論特質(zhì),并且不拘泥于傳統(tǒng)熱管的軸截面優(yōu)良導(dǎo)熱性能的相關(guān)理論文獻(xiàn)相對(duì)較少。本課題研究的對(duì)象為重力式熱虹吸管徑向熱阻對(duì)傳熱性能的影響,并且結(jié)合過增元提出的場(chǎng)協(xié)同理論進(jìn)行數(shù)值分析,提出新式的重力式熱虹吸管結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)于熱虹吸管內(nèi)部傳熱性能和流動(dòng)過程的分析是一種不可或缺的重要方法。有限元法和現(xiàn)有的強(qiáng)化換熱理論結(jié)合,為提高熱管換熱性能提出的改進(jìn)措施提供可靠的數(shù)值仿真結(jié)果。將數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行量化分析,對(duì)不同結(jié)構(gòu)的換熱性能提出合理預(yù)測(cè)。本課題嘗試提出一種設(shè)計(jì)方案以提高重力式熱虹吸管換熱設(shè)備的能源利用率。結(jié)合重力式熱虹吸管內(nèi)部流場(chǎng)的分析,研究周向熱阻,針對(duì)周向換熱強(qiáng)化提出一種內(nèi)部擾流結(jié)構(gòu)。該擾流結(jié)構(gòu)主要用于重力式熱虹吸管的蒸發(fā)段的徑向傳熱強(qiáng)化。本課題的研究過程在借鑒前人研究的理論基礎(chǔ)上,提出新的換熱擾流結(jié)構(gòu),謀求一種新的換熱強(qiáng)化思路。借助FLUENT軟件強(qiáng)大的數(shù)值模擬功能,對(duì)封閉式兩相熱虹吸流熱交換器內(nèi)部的耦合場(chǎng)模擬基礎(chǔ)上,同時(shí)結(jié)合了清華大學(xué)過增元的場(chǎng)協(xié)同理論對(duì)重力式熱虹吸管周向換熱強(qiáng)化進(jìn)行研究。根據(jù)對(duì)數(shù)值仿真結(jié)果的分析,為重力式熱虹吸管的換熱強(qiáng)化提出可行的傳熱強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。課題研究成果被同時(shí)應(yīng)用于兩項(xiàng)專利的申報(bào)。本課題提出一種新的內(nèi)螺旋翅片擾流結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具備兩個(gè)顯著特征尺寸,錐角和螺旋升角。對(duì)于這種內(nèi)插有錐度的內(nèi)擾流件的兩個(gè)參數(shù),分別提出一組參數(shù)供比較:錐角有α=12.33°,30°,45°,60°,螺旋升角有β=10.37°,14.036°,25.91°。通過CFD數(shù)值仿真分別比較兩組結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)管內(nèi)的傳熱與阻力特性的影響,對(duì)于不同錐度下數(shù)值仿真結(jié)果量化分析顯示:數(shù)值仿真結(jié)果顯示對(duì)應(yīng)錐角α=60°的阻力系數(shù),fh數(shù)值變化范圍為0.013~0.37。30°阻力系數(shù)較之60°錐角增加0.460~0.592倍。綜合EEC-Re曲線、EEC-α曲線以及紊流工況各參數(shù)換熱性能,在錐度為30°時(shí)模型的強(qiáng)化效果較理想。對(duì)于不同錐度下數(shù)值仿真結(jié)果量化分析顯示:數(shù)值模擬結(jié)果中強(qiáng)化管的EEC最大值在升角為25.91°處取得。綜合全段Re數(shù)來看EEC-Re曲線,升角25.91°強(qiáng)化效果較為理想。分析EEC-β曲線,可知25.91°的強(qiáng)化效果較為理想。對(duì)于該內(nèi)擾流結(jié)構(gòu)件,最終選取的最優(yōu)參數(shù)為:錐角α=30°、升角β=25.91°。
[Abstract]:Heat pipe is widely known for its good thermal conductivity characteristics of long distance heat conduction with small axial section and is widely used in carbon steel-water heat pipe heat exchangers in China. The heat transfer enhancement of heat pipe is also one of the hot spots in academic circles. At present, most of the research on heat transfer performance of heat pipe is focused on the excellent thermal conductivity of heat pipe passing through a smaller section, in the literature of heat transfer enhancement analysis involving gravity thermosyphon pipe. Combined with the field synergy theory, few of the proposed countermeasures, and at the same time has the characteristics of the combined superfluous theory. And there are few theoretical literatures about the good thermal conductivity of axial section of traditional heat pipe. The object of this research is the influence of radial thermal resistance on heat transfer performance of gravity thermosyphon tube. In addition, the field synergy theory proposed by superinitiator is used for numerical analysis. A new structure of gravimetric thermosyphon pipe is proposed. The computer numerical simulation technique is an indispensable and important method for the analysis of heat transfer performance and flow process in the thermosyphon tube. Finite element method and existing enhanced heat transfer mechanism. On union. In order to improve the heat transfer performance of heat pipe, it provides reliable numerical simulation results. The numerical simulation results are analyzed quantitatively. Reasonable prediction of heat transfer performance of different structures is put forward. In this paper, a design scheme is proposed to improve the energy efficiency of gravity thermosyphon heat exchanger, and the analysis of internal flow field of gravity thermosyphon tube is carried out. Research on circumferential thermal resistance. An internal scrambling structure is proposed for circumferential heat transfer strengthening. The structure is mainly used for the radial heat transfer enhancement of the evaporation section of gravity thermosyphon. The research process of this subject is based on the theory of previous studies. A new heat transfer scrambling structure is proposed to seek a new way of heat transfer enhancement. With the help of the powerful numerical simulation function of FLUENT software, the coupling field in the closed two-phase thermosyphon heat exchanger is simulated. At the same time, combined with the field synergy theory of the superelement of Tsinghua University, the circumferential heat transfer enhancement of the gravity thermosyphon is studied. The numerical simulation results are analyzed. A feasible heat transfer enhancement structure is proposed for the heat transfer enhancement of gravity thermosyphon. The research results are applied to the application of two patents at the same time. A new internal helical fin scrambling structure is proposed in this paper. The structure has two remarkable characteristic dimensions, cone angle and spiral angle. For the two parameters of this kind of internal spoiler with taper interpolation, a set of parameters are put forward for comparison: the cone angle is a 12.33 擄/ 30 擄. The spiral angle was 10.37 擄and 14.036 擄. The effects of two sets of structural parameters on the heat transfer and resistance characteristics of the tube were compared by CFD numerical simulation. Quantitative analysis of numerical simulation results under different taper shows that the resistance coefficient corresponding to the cone angle 偽 = 60 擄is shown by the numerical simulation results. The variation range of FH value is 0.013 擄0.37.30 擄resistance coefficient is 0.460,0.592 times higher than that of 60 擄cone angle. The comprehensive EEC-Re curve is obtained. The EEC- 偽 curve and the heat transfer performance of each parameter in turbulent condition. When the taper is 30 擄, the enhancement effect of the model is better. The quantitative analysis of the numerical simulation results under different taper shows that:. In the numerical simulation results, the maximum value of EEC of the strengthened tube is obtained at the rising angle of 25.91 擄. The EEC-Re curve can be seen from the whole section re number. By analyzing the curve of EEC- 尾, we can see that the strengthening effect of 25.91 擄is better. The optimum parameters are as follows: cone angle 30 擄, rising angle 尾 25. 91 擄.
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK172.4

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本文編號(hào)：1418312