空溫式翅片管氣化器是通過吸收周圍環(huán)境熱量使管內(nèi)低溫液體氣化的換熱設備,因具有結構簡單、節(jié)能環(huán)保、運行成本低等諸多優(yōu)點而廣泛應用于低溫工程中。實際運行中,當其壁面溫度低于附近濕空氣冰點時引起翅片表面結霜,導致翅片管內(nèi)氣液兩相沸騰換熱減弱而使其氣化能力下降,嚴重影響低溫系統(tǒng)正常工作。因此,探索合理有效的延緩結霜方法對提高空溫式翅片管氣化器傳熱性能及運行穩(wěn)定性至關重要。為探究翅片管內(nèi)、外冷熱流體對其表面結霜影響的基礎科學問題,本文以理論分析為基礎,采用數(shù)值模擬和實驗研究相結合的方式對單根翅片管的內(nèi)外場耦合傳熱特性以及結霜過程展開了以下研究。首先基于傳熱傳質(zhì)學理論對翅片管內(nèi)對流傳熱機理進行深入分析,針對單相和氣液兩相分別選用了各自適用的對流傳熱關聯(lián)式,同時確定了管外對流傳熱形式,分別對運行過程中是否結霜得出了翅片管外空氣側對流換熱系數(shù)K;并依據(jù)熱力學理論闡述了空溫式翅片管氣化器表面結霜的形成條件及判據(jù)。其次,應用Fluent軟件并基于Realizable k-ε模型對空溫式氣化器冷熱流體的傳熱特性進行了數(shù)值模擬計算,獲得了翅片管內(nèi)、外冷熱流體與翅片壁面溫度分布關系,研究了翅片管內(nèi)低溫液體入口流... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 管內(nèi)流動沸騰傳熱研究
        1.3.2 管外空氣對流傳熱研究
        1.3.3 翅片表面結霜研究
    1.4 課題研究內(nèi)容
第2章 空溫式翅片管氣化器傳熱理論分析
    2.1 管內(nèi)流動傳熱分析
        2.1.1 單相流體對流換熱
        2.1.2 氣液兩相流體沸騰傳熱
    2.2 管外結霜機理及傳熱分析
        2.2.1 霜層形成機理簡介
        2.2.2 管外對流傳熱分析
    2.3 本章小結
第3章 翅片管內(nèi)外冷熱流體傳熱特性數(shù)值模擬
    3.1 計算模型建立選定
        3.1.1 基本控制方程
        3.1.2 幾何模型
        3.1.3 湍流流動模型
        3.1.4 混合模型
        3.1.5 介質(zhì)物性選擇
    3.2 求解計算設置
        3.2.1 邊界條件設定
        3.2.2 求解算法設置
    3.3 計算結果及分析
        3.3.1 翅片管內(nèi)外冷熱流溫度場分布
        3.3.2 入口流量對溫度的影響
        3.3.3 進口風速對溫度的影響
    3.4 本章小結
第4章 翅片管內(nèi)外冷熱流體對結霜影響實驗研究
    4.1 實驗系統(tǒng)
        4.1.1 供液系統(tǒng)
        4.1.2 氣化系統(tǒng)
        4.1.3 測量采集系統(tǒng)
    4.2 實驗方法
        4.2.1 翅片表面霜層厚度測量
        4.2.2 翅片壁面溫度測量
        4.2.3 翅頂進口風速測量
    4.3 實驗步驟
    4.4 實驗現(xiàn)象
        4.4.1 局部霜層生長情況
        4.4.2 整體霜層生長情況
    4.5 本章小結
第5章 實驗結果分析
    5.1 測量工況
    5.2 翅片壁面溫度分布變化
        5.2.1 測量結果及分析
        5.2.2 入口流量對壁面溫度的影響
        5.2.3 進口風速對壁面溫度的影響
    5.3 翅片表面霜層厚度變化
        5.3.1 測量結果及分析
        5.3.2 入口流量對霜層厚度的影響
        5.3.3 進口風速對霜層厚度的影響
    5.4 翅片管進出口溫度分布
        5.4.1 測量結果及分析
        5.4.2 入口流量對出口溫度的影響
        5.4.3 進口風速對出口溫度的影響
    5.5 數(shù)值模擬驗證
    5.6 本章小結
結論與展望
參考文獻
致謝
附錄 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]復疊式空氣源熱泵蓄能除霜與常規(guī)除霜特性實驗研究[J]. 曲明璐,李天瑞,樊亞男,王壇.  制冷學報. 2017(01)
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[3]開架式海水氣化器的國產(chǎn)化研制[J]. 謝波,曹峻.  低溫與特氣. 2016(04)
[4]水平冷面霜層生長的模擬[J]. 馬強,吳曉敏,朱貝,褚福強,胡珊.  工程熱物理學報. 2016(03)
[5]LNG空溫式氣化器換熱機理及結霜工況下的換熱計算[J]. 李瀾,焦文玲,王海超.  天然氣工業(yè). 2015(10)
[6]空氣源熱泵蓄能與常規(guī)除霜系統(tǒng)特性參數(shù)比較[J]. 王妍,李晶.  山西建筑. 2015(25)
[7]2014年世界主要國家油氣及相關能源政策分析[J]. 陳嘉茹,江河,陳建榮.  國際石油經(jīng)濟. 2015(02)
[8]一種新型無霜空氣源熱泵熱水器實驗研究[J]. 王志華,王灃浩,鄭煜鑫,李晶超,郇超,王志洋.  制冷學報. 2015(01)
[9]基于FLUENT的液氮相變傳熱的數(shù)值模擬[J]. 張朋,吳志林.  低溫與超導. 2014(08)
[10]超聲功率對冷壁面凍結液滴脫除效果的影響[J]. 李棟,陳振乾.  東南大學學報(自然科學版). 2014(04)

博士論文
[1]LNG空溫式氣化器傳熱機理及內(nèi)外場耦合傳熱特性[D]. 劉珊珊.哈爾濱工業(yè)大學 2017

碩士論文
[1]星型翅片管式氣化器傳熱性能優(yōu)化[D]. 江裕.北京化工大學 2017
[2]深冷翅片管氣化器管內(nèi)相變換熱研究[D]. 韓宏茵.蘭州理工大學 2012
[3]復雜熱環(huán)境中大型薄殼體內(nèi)的自然對流數(shù)值模擬[D]. 楊小川.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：3147774