換熱器是一種在工業(yè)上常見的熱量交換設(shè)備,常見于石油、化工、鋼鐵、冶金、制冷、制藥等行業(yè)。其中以管殼式換熱器最為常見,但由于管內(nèi)流體流動(dòng)不充分、內(nèi)壁易結(jié)垢等原因,其換熱效率并不高,影響工業(yè)生產(chǎn)效率。據(jù)此,目前已有很多學(xué)者對(duì)換熱管管內(nèi)強(qiáng)化傳熱進(jìn)行了研究,本文在參照相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,研究了一種管內(nèi)強(qiáng)化傳熱新措施,并通過數(shù)值模擬方法對(duì)其傳熱和阻力特性進(jìn)行研究,結(jié)合綜合評(píng)價(jià)因子分析其綜合性能。主要內(nèi)容和成果如下:1)根據(jù)實(shí)際投入使用中的某立式加熱器結(jié)構(gòu)、工況,研究了一種在換熱管內(nèi)置噴注螺旋和非連續(xù)扭帶復(fù)合作用下的強(qiáng)化傳熱新措施;2)從強(qiáng)化傳熱增強(qiáng)系數(shù)、阻力增強(qiáng)系數(shù)和綜合評(píng)價(jià)因子三方面進(jìn)行分析,對(duì)其強(qiáng)化傳熱機(jī)理進(jìn)行研究,研究表明:噴注螺旋管產(chǎn)生的噴注可以直接破壞傳熱邊界層,從而減小熱阻。在換熱管內(nèi)壁近壁面處放置的螺旋管可以很好的擾動(dòng)接近壁面處的流體,使沿管內(nèi)壁直線流動(dòng)的流體產(chǎn)生漩渦,流體在徑向方向上產(chǎn)生流速,這個(gè)流速方向與傳熱的方向是一致的,可以很好地強(qiáng)化管內(nèi)流體在徑向截面上的熱量傳遞,從而促進(jìn)傳熱。管內(nèi)置非連續(xù)扭帶可以使管內(nèi)沿軸向流動(dòng)的流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),使其產(chǎn)生徑向速度,促進(jìn)中心流體和近壁面處流體混... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

管殼式換熱器Fig.1.1Thetubularheatexchanger

2圖1.1管殼式換熱器Fig.1.1Thetubularheatexchanger圖1.2管內(nèi)跡線圖Fig.1.2Thetracelinechart管殼式換熱器如上圖1.1所示，兩種流體在不同流道內(nèi)流動(dòng)，通過內(nèi)管壁面實(shí)現(xiàn)換熱，換熱時(shí)管內(nèi)流體跡線如上圖1.2，但由于一些因素導(dǎo)致這種傳統(tǒng)換熱器的換熱效率并不高，并且換熱管內(nèi)壁容易產(chǎn)生污垢，經(jīng)常需要停工清理，極大的影響了工作效率。就此問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在探索，也對(duì)如何提高換熱器的強(qiáng)化傳熱效率做了很多相應(yīng)的研究，一些研究表示可以采用外部附加動(dòng)力源來提高其換熱能力，另一些則表示不需要提供額外動(dòng)力即可實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的強(qiáng)化傳熱，常見的主要措施是在管內(nèi)加入擾流件[11]。通過擾流件的加入促進(jìn)管內(nèi)流體混合，并干預(yù)污垢的形成，達(dá)到提高傳熱效率并具有自潔的功效。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外大量研究學(xué)者對(duì)換熱管內(nèi)置擾流件進(jìn)行了研究，按照強(qiáng)化換熱技術(shù)的發(fā)展過程，可按照換熱領(lǐng)域權(quán)威學(xué)者Bergles的劃分，其認(rèn)為強(qiáng)化傳熱技術(shù)總體可以分為四個(gè)階段[12-13]：第一代強(qiáng)化傳熱技術(shù)，通常把強(qiáng)化傳熱的決定因素認(rèn)定

較少，但對(duì)于管內(nèi)置螺旋線圈的研究已經(jīng)很多，兩者的作用機(jī)理有一部分類似，均是因?yàn)槁菪�圈的插入會(huì)對(duì)流道近壁面處流經(jīng)流體產(chǎn)生擾動(dòng)，使其產(chǎn)生旋流和二次流，促進(jìn)管道中心處流體向換熱壁面流動(dòng)，增強(qiáng)中心流體和邊界層流體混合來實(shí)現(xiàn)的，可參考此類研究。研究表明，隨著內(nèi)置螺旋線圈絲徑變小，由此帶來的旋流和二次流效應(yīng)會(huì)變?nèi)�，�?dāng)絲徑減小到一定程度時(shí)，內(nèi)置螺旋線圈的作用只相當(dāng)于增加換熱管內(nèi)壁粗糙度。本研究采用的噴注螺旋所產(chǎn)生的垂直于換熱管內(nèi)壁的噴注可以直接破壞或者減薄傳熱邊界層，也可以提高強(qiáng)化傳熱效率。圖1.3換熱管內(nèi)置螺旋線圈Fig.1.3Heatexchangetubewithbuilt-inspiralcoil

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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