本文關(guān)鍵詞：燃?xì)庹婵斟仩t中換熱管束的強(qiáng)化換熱研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題是鄭州大學(xué)節(jié)能技術(shù)研究中心與河南力威熱能設(shè)備制造有限公司的合作項(xiàng)目,是在企業(yè)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上,結(jié)合用戶反饋信息,針對性地開展了一系列研究工作。首先介紹了課題的研究背景和意義,提出了燃?xì)庹婵斟仩t中換熱管束存在的換熱效率低的問題,然后分析了換熱管束換熱效率低的根源,分別對直徑大小不同的換熱管的強(qiáng)化換熱方法進(jìn)行了研究,最后通過改善蒸汽在管束空間的流通方式,進(jìn)一步提高了換熱管束部分的換熱效率。 本課題研究內(nèi)容,可概況為以下四個方面： (1)結(jié)合鍋爐應(yīng)用實(shí)踐,找出了現(xiàn)有燃?xì)庹婵斟仩t中常用平直換熱管束存在的兩種主要缺陷：首先是平直換熱管內(nèi)部熱阻大,流體流經(jīng)換熱管內(nèi)表面時,在管壁附近形成邊界層,流體的速度梯度變化較大,管內(nèi)會形成很大的熱阻層,嚴(yán)重影響傳熱性能；其次,由于平直換熱管束的密集布置,不能使換熱空間充分展開,造成蒸汽通道過窄,而且蒸汽冷凝過程產(chǎn)生的冷凝水不能及時排除,管外冷凝熱阻增大。 (2)開發(fā)了一種新型等弦波形強(qiáng)化換熱管,在場協(xié)同理論的基礎(chǔ)上,分析了等弦波形管的強(qiáng)化傳熱機(jī)理；同時分析了等弦波形管由于其自身特殊的結(jié)構(gòu),強(qiáng)迫管內(nèi)主流區(qū)流體向邊界層及邊界層向主流區(qū)的流動,改善了溫度場與速度場的協(xié)同性,減小了協(xié)同角,起到了強(qiáng)化傳熱的作用。通過正交試驗(yàn)法對實(shí)驗(yàn)方法的有效設(shè)計(jì),大大的減少了試驗(yàn)次數(shù),運(yùn)用CFD中的Fluent軟件,對16種模型進(jìn)行了逐一模擬,用極差分析法得到了等弦波形管的最佳結(jié)構(gòu)組合。通過計(jì)算得出了等弦波形管內(nèi)流體溫度場與速度場的協(xié)同角。通過綜合熱工性能評價,證實(shí)等弦波形換熱管有較好的熱工性能,對流傳熱系數(shù)比直管在相同條件下提高47.6%。最后設(shè)計(jì)了等弦波形換熱管的加工方法,該方法具有操作簡單、加工成本低的優(yōu)點(diǎn),容易實(shí)現(xiàn)企業(yè)的規(guī)�；a(chǎn)。 (3)對于管徑較大的換熱管,改變換熱管本身結(jié)構(gòu)來強(qiáng)化管內(nèi)換熱性能難度較大,因而開發(fā)了一種流體阻力較小的新型格柵紐帶,并對格柵紐帶在大管徑中的強(qiáng)化換熱進(jìn)行了全面的理論分析,重點(diǎn)分析了格柵紐帶強(qiáng)化換熱的三種方式,即插入格柵紐帶當(dāng)量直徑減小引發(fā)的強(qiáng)化換熱特性、管內(nèi)流體螺旋流動速度提升的強(qiáng)化換熱特性,以及格柵紐帶特點(diǎn)和螺旋流動引發(fā)二次流的強(qiáng)化傳熱特性等。接著,構(gòu)建了結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的普通螺旋紐帶模型并進(jìn)行了數(shù)值模擬對比,在同等工況下,格柵紐帶具有較好的綜合換熱性能,即雖然傳熱系數(shù)有所降低,但在考慮壓降的情況下,比普通紐帶有更好的綜合價值。最后,建立了五種格柵紐帶模型,分別設(shè)定了五種試驗(yàn)工況,一共做了二十五組數(shù)值模擬試驗(yàn),得出了不同模型不同工況下格柵紐帶的換熱和壓降特點(diǎn),總結(jié)了格柵紐帶的換熱系數(shù)和壓降隨雷諾數(shù)和扭比的變化規(guī)律,為格柵紐帶在不同條件下的應(yīng)用指明了方向。 (4)結(jié)合鍋爐生產(chǎn)廠家及用戶的反饋信息,針對燃?xì)庹婵斟仩t現(xiàn)有的換熱管束結(jié)構(gòu)存在的不足,為強(qiáng)化管束外相變換熱,在鍋爐內(nèi)部設(shè)置了新型導(dǎo)流板和折流板等結(jié)構(gòu),改變了蒸汽沖刷換熱管束的方向,實(shí)現(xiàn)了真空鍋爐中換熱管束外蒸汽與冷凝液膜的同向流動,大大促進(jìn)了液膜在壁面的快速剝離,強(qiáng)化了蒸汽與換熱管束壁面的冷凝換熱。應(yīng)用場協(xié)同等強(qiáng)化傳熱理論,對鍋爐中換熱管束外相變冷凝的強(qiáng)化換熱機(jī)理進(jìn)行了詳盡的分析。 上述研究成果對強(qiáng)化燃?xì)庹婵斟仩t中換熱管束的對流換熱及其工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：真空鍋爐 強(qiáng)化換熱 等弦波形管 格柵紐帶 相變換熱 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK229.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題的背景與意義11-12
• 1.2 真空熱水鍋爐的工作原理與特點(diǎn)12-13
• 1.2.1 真空熱水鍋爐的工作原理12
• 1.2.2 真空熱水鍋爐的特點(diǎn)12-13
• 1.3 強(qiáng)化傳熱技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 管程對流強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展14-17
• 1.3.2 管外冷凝強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容、研究方法18-21
• 1.4.1 課題的主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4.2 課題的研究方法與技術(shù)路線20-21
• 2 新型等弦波形強(qiáng)化管開發(fā)及強(qiáng)化換熱分析21-44
• 2.1 引言21
• 2.2 正弦波形強(qiáng)化換熱管開發(fā)21-22
• 2.3 基于場協(xié)同理論的管內(nèi)強(qiáng)化換熱理論分析22-29
• 2.3.1 管內(nèi)層流對流換熱場協(xié)同分析22-24
• 2.3.2 管內(nèi)湍流對流換熱場協(xié)同分析24-29
• 2.4 基于正交試驗(yàn)法的管內(nèi)強(qiáng)化換熱數(shù)值模擬與換熱管結(jié)構(gòu)優(yōu)化29-39
• 2.4.1 正交表的選擇29-30
• 2.4.2 等弦波形管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值模擬30-33
• 2.4.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析及優(yōu)化方案的確定33-36
• 2.4.4 最佳方案的協(xié)同角計(jì)算分析36-39
• 2.5 等弦波形管的熱工性能評價39-41
• 2.5.1 換熱管的綜合性能評價方法的選取39-40
• 2.5.2 性能評價的計(jì)算與分析40-41
• 2.6 等弦波形管的加工方法41-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 3 管內(nèi)螺旋格柵扭帶開發(fā)及強(qiáng)化換熱機(jī)理分析44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 螺旋格柵紐帶開發(fā)44-45
• 3.3 格柵紐帶的強(qiáng)化換熱機(jī)理分析45-49
• 3.3.1 換熱管流通截面當(dāng)量直徑減少的強(qiáng)化換熱機(jī)理分析45-46
• 3.3.2 螺旋流動速度提升的強(qiáng)化換熱機(jī)理分析46-48
• 3.3.3 離心力引發(fā)二次流的強(qiáng)化換熱機(jī)理分析48-49
• 3.4 螺旋紐帶的強(qiáng)化換熱優(yōu)勢與性能分析49-56
• 3.4.1 數(shù)值模型與模擬方法50
• 3.4.2 格柵紐帶與普通紐帶性能對比及其性能優(yōu)勢分析50-53
• 3.4.3 雷諾數(shù)、扭比對傳熱和壓降的影響分析53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 4 管外蒸汽及冷凝液運(yùn)動行為對強(qiáng)化相變換熱的研究58-66
• 4.1 引言58
• 4.2 蒸汽流動與冷凝液運(yùn)動對強(qiáng)化相變換熱的影響58-62
• 4.2.1 蒸汽流向改變對冷凝換熱的影響58-60
• 4.2.2 冷凝液運(yùn)動行為對相變換熱影響的機(jī)理分析60-62
• 4.3 管束外蒸汽氣流組織及換熱管布置62-65
• 4.3.1 殼體內(nèi)基于氣流組織的強(qiáng)化傳熱改造62-64
• 4.3.2 等弦波形換熱管管外強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)布置64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 課題展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 個人簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟繼安,陳澤敬,李志信,過增元;管內(nèi)對流換熱的場協(xié)同分析及換熱強(qiáng)化[J];工程熱物理學(xué)報;2003年04期

2 王玉;王濤;;4種常用強(qiáng)化換熱管綜合性能研究綜述[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2006年05期

3 邱廣濤,豐艷春;波紋管式換熱器(一)——起源、現(xiàn)狀與發(fā)展[J];管道技術(shù)與設(shè)備;1998年01期

4 張琳,錢紅衛(wèi),俞秀民,宣益民,彭德其;自轉(zhuǎn)螺旋扭帶管內(nèi)湍流特性研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2005年01期

5 周興東;馬學(xué)虎;蘭忠;宋天一;;冷凝液運(yùn)動行為強(qiáng)化含有不凝氣的蒸汽冷凝過程研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2007年05期

6 龐晶晶;穆春豐;劉天慶;陸巧羽;孫相_g;;表面形貌對初始滴狀冷凝的影響[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2008年02期

7 陳聽寬;對流受熱面?zhèn)鳠釓?qiáng)化研究進(jìn)展[J];工業(yè)鍋爐;2004年02期

8 陸應(yīng)生,陳慕玲,潘寧忠,林奮初,楊懋華;強(qiáng)化傳熱元件與高效換熱器研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;1998年01期

9 陳海波,景強(qiáng),張正國,林培森;非共沸混合工質(zhì)的冷凝強(qiáng)化傳熱研究[J];化工進(jìn)展;2001年12期

10 趙起,張東昌,林紀(jì)方;離子注入制備滴狀冷凝表面材料的研究[J];化工學(xué)報;1990年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫記雨;LNG系統(tǒng)中工作壓力設(shè)定依據(jù)與換熱器正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

2 梁珍祥;凹坑凸胞板式換熱器性能的數(shù)值研究[D];鄭州大學(xué);2012年

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本文編號：384770