采用傳熱強化技術提高能源利用效率對緩解中國所面臨的日趨嚴峻的能源、環(huán)境和氣候形勢具有重要意義。應用傳熱強化技術使換熱設備傳熱性能得到提高的同時往往會導致流動功耗增加,過多的流動消耗反過來會削弱傳熱強化帶來的節(jié)能效果。因此,非常有必要研究高效的傳熱強化技術,以更好地平衡傳熱強化與流動功耗增加之間的矛盾關系。本文基于傳熱優(yōu)化得到的最優(yōu)速度場,提出了基于縱向旋流的管內(nèi)單相對流傳熱強化技術。該技術的核心思想是通過一定的擾動方式形成具有縱向旋流特征的流場結構用于管內(nèi)傳熱強化。該技術的關鍵是開發(fā)設計可以產(chǎn)生縱向旋流的擾動結構或者擾動方式。根據(jù)基于縱向旋流的管內(nèi)單相對流傳熱強化技術,本文首先考慮利用管內(nèi)插入物擾動流體以形成縱向旋流結構,提出了一種新型強化傳熱元件——渦桿,并對插有渦桿的管內(nèi)層流傳熱和流動性能進行數(shù)值模擬研究。研究發(fā)現(xiàn),渦桿可以使管內(nèi)產(chǎn)生三對或者六個縱向旋流,這些旋流結構可以充分混合管內(nèi)壁面附近和中心區(qū)域的流體,實現(xiàn)管內(nèi)傳熱強化。通過多目標優(yōu)化,內(nèi)插渦桿傳熱強化管內(nèi)努塞爾特數(shù)增加比率與摩擦因子增加比率的比值最大可以達到1.27。本文還對錐形片插入物的傳熱強化效果進行了數(shù)值模擬研究,并以... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：196 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

中國歷年能源消耗量（數(shù)據(jù)源于《中國統(tǒng)計年鑒2016》[2]

動功耗的增加，過多的流動消耗反過來會削弱傳熱強化帶來的節(jié)能效果。因此，研究高效的傳熱強化技術以更好的平衡傳熱強化與流動功耗增加之間的關系，對提高換熱設備綜合性能，減少能源消耗，緩解日趨嚴峻的能源、環(huán)境和氣候形勢具有重要意義！1.2 管內(nèi)單相對流傳熱強化技術研究現(xiàn)狀對于換熱器尤其是工業(yè)中應用最為廣泛的管殼式換熱器而言，換熱管道是換熱器的基本單元。強化換熱管道內(nèi)的傳熱性能是提高換熱器綜合性能的有效方式。下文將從傳熱強化技術分類和典型傳熱強化傳熱技術兩方面對管內(nèi)單相對流傳熱強化技術的研究現(xiàn)狀進行介紹。1.2.1 傳熱強化技術分類對于管內(nèi)傳熱強化而言，傳熱強化技術通常可以分為三大類，即：主動傳熱強化技術、被動傳熱強化技術和復合傳熱強化技術，具體如圖 1-2 所示。

熱強化技術換熱管一般為長直圓管，與長直圓管相對的常被扁管等。使用這些異形管可以獲得比長直圓管更好一種典型的異型管，在緊湊式換熱器中有著廣泛的使管內(nèi)形成二次流，這些二次流可以減薄邊界層或內(nèi)傳熱強化。 Rahimi[7]實驗研究了螺旋管的幾何參數(shù)如曲率、節(jié)響，并基于實驗結果采用神經(jīng)網(wǎng)絡對螺旋管內(nèi)的傳們還對比了神經(jīng)網(wǎng)絡模型和其他現(xiàn)有經(jīng)驗關聯(lián)式經(jīng)驗關聯(lián)式可以更好地預測螺旋管內(nèi)的傳熱和流動


本文編號：3318602