【摘要】：管式換熱器是以管壁為換熱間壁的換熱設(shè)備,已得到廣泛的研究和應(yīng)用。在其廣泛應(yīng)用下,強(qiáng)化換熱技術(shù)也獲得了高度重視和發(fā)展,但換熱器內(nèi)一旦有污垢生成就會大大降低換熱效率,因此本文旨在通過歐拉-歐拉法建立管內(nèi)水中微米顆粒污垢沉積的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行管內(nèi)顆粒污垢特性的研究,分析不同工況對顆粒污垢特性的影響。首先,建立管內(nèi)水中微米顆粒沉積的污垢模型,污垢模型包括沉積模型、剝蝕模型及污垢熱阻模型,并參照相關(guān)文獻(xiàn)完成實驗驗證,證明污垢模型的可行性。然后將建立的污垢模型轉(zhuǎn)化為程序語言,通過UDF(用戶自定義功能)外掛程序,運(yùn)用CFD模擬計算圓管內(nèi)濃度、入口速度和入口溫度對污垢沉積率、剝蝕率和污垢熱阻的影響,并進(jìn)行理論分析。模擬結(jié)果顯示,濃度和入口速度對微米顆粒污垢特性的影響較明顯,入口溫度對其污垢特性的影響較小。沉積率、剝蝕率以及污垢熱阻均隨濃度的增加呈正比遞增的變化規(guī)律;沉積率、剝蝕率隨入口速度的增加呈越來越快的增長趨勢,但污垢熱阻呈逐漸下降的趨勢;沉積率、剝蝕率以及污垢熱阻均隨入口溫度的增加呈基本不變趨勢。其次,依然采用上述數(shù)學(xué)模型,比較三種常見強(qiáng)化管的抑垢性能,選取抑垢效果最好的縮放管進(jìn)行不同工況下微米顆粒污垢特性研究,并與圓管進(jìn)行比較分析。模擬結(jié)果顯示,抑垢性能由強(qiáng)到弱分別為:縮放管、波紋管、橫紋管、圓管。且在其它工況不變的條件下,改變濃度、入口速度和入口溫度,縮放管內(nèi)微米氧化鎂顆粒污垢特性和圓管相似,并且縮放管的結(jié)垢速率和污垢熱阻漸近值均小于圓管。
【圖文】：

理模型為光滑圓管三維模型，如圖 3-1 所示。其中，管長0L mm。流體與顆粒從左端面流入，從右邊流出。由于近壁處的大，為確保更精準(zhǔn)地提取到流體和氧化鎂顆粒的特征參數(shù)，構(gòu)化網(wǎng)格對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在近壁面處加密處理，其0.1 mm，并以 1.1 倍的比例在邊界層處加密，如圖 3-2 所示。長度較短，為確保流體在入口處達(dá)到充分發(fā)展，需要對速度入成本并提高模擬計算的精確度。大量實驗證明，圓管湍流流的指數(shù)規(guī)律表示，公式如下：1max 0( )nu yu r=數(shù)范圍 n 取 6 并將上式積分，平均流速 V 可以用以下公式maxV = 0.79uFINE_PROFILE 宏來定義 UDF，并使用 UDF 應(yīng)用于圓管的效應(yīng)，從而實現(xiàn)入口速度呈現(xiàn)拋物線速度分布，如圖 3-3 所示

本并提高模擬計算的精確度。大量實驗證明，圓管湍流指數(shù)規(guī)律表示，，公式如下：1max 0( )nu yu r=范圍 n 取 6 并將上式積分，平均流速 V 可以用以下公maxV = 0.79uINE_PROFILE 宏來定義 UDF，并使用 UDF 應(yīng)用于圓管應(yīng)，從而實現(xiàn)入口速度呈現(xiàn)拋物線速度分布，如圖 3-3 所圖 3-1 圓管物理模型
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK172

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本文編號：2666588