隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平不斷提高,能源高效利用和環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到重視,作為工業(yè)領(lǐng)域重要的用能設(shè)備,管殼式換熱器強(qiáng)化換熱技術(shù)一直以來(lái)都受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。扭轉(zhuǎn)流換熱器是一種新型高效管殼式換熱器,折流板的正交結(jié)構(gòu)促使殼程流體產(chǎn)生周期性扭轉(zhuǎn)流動(dòng)形態(tài),與傳統(tǒng)弓形折流板換熱器相比殼程壓降有效降低,而與螺旋流換熱器相比換熱系數(shù)也更高,但這種新結(jié)構(gòu)仍然存在優(yōu)化改良空間。本文在對(duì)扭轉(zhuǎn)流和螺旋流換熱器殼程流動(dòng)形態(tài)、換熱性能的研究基礎(chǔ)之上,提出了三種新型殼程管束支撐結(jié)構(gòu),對(duì)它們的性能進(jìn)行了模擬優(yōu)化研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1、對(duì)螺旋流和扭轉(zhuǎn)流換熱器進(jìn)行數(shù)值研究,分別研究了兩種換熱器殼程速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布狀況,對(duì)比分析折流板結(jié)構(gòu)對(duì)殼程物理場(chǎng)的影響規(guī)律,以及物理場(chǎng)分布與換熱器性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明,同等Re下,扭轉(zhuǎn)流換熱器的換熱系數(shù)、阻力因子和綜合性能較螺旋流換熱器分別提高了49～78%、88～94%和22～44%,扭轉(zhuǎn)流換熱器整體換熱性能優(yōu)于螺旋流換熱器。2、搭建了扭轉(zhuǎn)流換熱器冷態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用LDV測(cè)量換熱器殼程流體兩個(gè)方向上的速度分量,并提取對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬數(shù)據(jù),以實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果...

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 管殼式換熱器研究現(xiàn)狀及強(qiáng)化技術(shù)
    1.3 管殼式換熱器無(wú)源強(qiáng)化傳熱方法
        1.3.1 管程強(qiáng)化傳熱方法
        1.3.2 殼程強(qiáng)化傳熱方法
    1.4 管殼式換熱器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
        1.4.1 熱力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)
        1.4.2 熱經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
        1.4.3 火積耗散評(píng)價(jià)指標(biāo)
        1.4.4 場(chǎng)協(xié)同性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
        1.5.1 課題來(lái)源
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
2 換熱器數(shù)值模擬理論與性能分析
    2.1 引言
    2.2 物理模型
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 基本控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 流場(chǎng)基本參數(shù)
        2.3.4 邊界條件
        2.3.5 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證
    2.4 殼程數(shù)值模擬結(jié)果
        2.4.1 物理場(chǎng)分布狀況
        2.4.2 換熱系數(shù)和壓降
        2.4.3 努塞爾數(shù)、阻力因子及綜合性能
        2.4.4 多物理場(chǎng)協(xié)同程度
        2.4.5 速度分量及流向無(wú)量綱因子
    2.5 本章小結(jié)
3 扭轉(zhuǎn)流換熱器殼程流體流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建
        3.2.1 LDV測(cè)量原理
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        3.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器和材料
    3.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)流程
        3.3.2 坐標(biāo)架位移修正
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證線位置確定
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.1 速度分量對(duì)比
        3.4.2 合速度對(duì)比
    3.5 實(shí)驗(yàn)誤差分析
    3.6 本章小結(jié)
4 新型雙扭轉(zhuǎn)流換熱器正交支撐結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)及性能分析
    4.1 引言
    4.2 正交支撐結(jié)構(gòu)的提出
    4.3 物理模型
    4.4 網(wǎng)格劃分和邊界條件
    4.5 換熱器性能分析
        4.5.1 多物理場(chǎng)分布狀況
        4.5.2 傳熱性能和流阻性能
        4.5.3 多物理場(chǎng)協(xié)同程度
    4.6 本章小結(jié)
5 雙扭轉(zhuǎn)流換熱器管束支撐結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化
    5.1 多目標(biāo)優(yōu)化方法簡(jiǎn)介
    5.2 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)置
        5.2.1 優(yōu)化步驟
        5.2.2 決策變量和目標(biāo)函數(shù)
        5.2.3 邊界條件和迭代設(shè)置
    5.3 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果
        5.3.1 響應(yīng)面分析
        5.3.2 靈敏度分析
        5.3.3 最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)
        5.3.4 設(shè)計(jì)點(diǎn)模擬驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷、碩士學(xué)位在研期間主要成果
致謝



本文編號(hào)：3738418