本文關(guān)鍵詞：換熱器中單管流動(dòng)和傳熱的CFD模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：換熱器是化工、石油和動(dòng)力等許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位，為了適應(yīng)換熱和節(jié)能的需要，開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)新型換熱器提高換熱效率是發(fā)展的方向。降膜式換熱器以較高的換熱效率，更小的換熱體積和低制冷劑注入量等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。將降膜式換熱器作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化獲得數(shù)值模型，采用單元流道法研究水平管外流動(dòng)和傳熱性能，為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供理論根據(jù)。 降膜式換熱器的典型特征就是換熱元件外的連續(xù)流動(dòng)的液膜，本文采用CFD模擬的方式建立適當(dāng)?shù)臄?shù)值模型研究液膜的流動(dòng)和傳熱性能。由于流動(dòng)是傳熱的基礎(chǔ)，傳熱是流動(dòng)的目的，因此沒(méi)有對(duì)流動(dòng)特征的詳細(xì)了解去研究傳熱難度比較大。二維模擬是三維模擬的基礎(chǔ)，二維模擬能節(jié)省大量計(jì)算內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間，加快收斂速度。 對(duì)于三維流動(dòng)主要以覆蓋面積和持液量為研究對(duì)象，研究了管徑、工質(zhì)物性和進(jìn)料高度等因素對(duì)液膜流動(dòng)的影響，，主要為獲得更大面積的連續(xù)流動(dòng)薄膜，盡量獲得傳熱系數(shù)高、體積小、制造成本低的理想設(shè)備。 三維傳熱的研究以傳熱系數(shù)的高低作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，在具備管外液膜連續(xù)完全覆蓋的理想情況下，研究了不同換熱壁面規(guī)格、不同模式和不同噴淋量對(duì)傳熱系數(shù)的影響，并考察其對(duì)傳熱系數(shù)影響的程度，確定主要和次要因素，進(jìn)而為工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供適當(dāng)?shù)膮?shù)。 提高或改善換熱器的換熱性能，不僅可以采用降膜式，而且可以通過(guò)改變換熱元件的表面結(jié)構(gòu)，增加壁面處的擾動(dòng)產(chǎn)生局部二次流，降低了邊界層的厚度或者引起流動(dòng)方向的改變導(dǎo)致邊界層分離。文中研究了波節(jié)管、螺旋槽管和螺旋紋管三種強(qiáng)化管的傳熱系數(shù)和摩擦系數(shù)等特征，而結(jié)構(gòu)的變化引起摩擦系數(shù)的增加，導(dǎo)致能量損耗增加，因此引入綜合系數(shù)性能參數(shù)，其數(shù)值越大換熱性能越好。 不過(guò)由于模擬采用單元流道方法，因此具有一定的局限性，但其研究結(jié)果仍然為換熱器的設(shè)計(jì)提供了一定的理論根據(jù)，將來(lái)可以考慮采用整體結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬使其更貼近工藝設(shè)備需求。
【關(guān)鍵詞】：換熱器 液膜 流動(dòng) 傳熱 CFD
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TK124;TK172
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 噴淋式蛇管換熱器的研究9-13
• 1.2.1 噴淋式蛇管換熱器工作原理9-10
• 1.2.2 換熱性能的因素及研究進(jìn)展10-13
• 1.3 管殼式換熱器的研究13-17
• 1.3.1 管殼式換熱器工作原理13-14
• 1.3.2 換熱元件強(qiáng)化傳熱的研究14-17
• 1.4 課題分析及意義17-19
• 第二章 2D 水平圓管外液膜流動(dòng)特征的 CFD 模擬19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 物理模型的建立19-21
• 2.3 數(shù)學(xué)模型21-25
• 2.3.1 控制方程21-22
• 2.3.2 動(dòng)量源相的確定22-23
• 2.3.3 基本假設(shè)23
• 2.3.4 條件設(shè)置23-24
• 2.3.5 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性24-25
• 2.4 計(jì)算結(jié)果與討論25-30
• 2.4.1 不同平面液膜速度分布特征25-26
• 2.4.2 液膜厚度的分布特征26-27
• 2.4.3 進(jìn)料高度對(duì)流動(dòng)影響27-28
• 2.4.4 次管液膜流動(dòng)特征28-30
• 2.5 模擬可靠性驗(yàn)證30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 3D 圓管外液膜流動(dòng)特征的 CFD 模擬32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 物理模型32-33
• 3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算33-35
• 3.3.1 覆蓋面積的面積分33-34
• 3.3.2 持液量的體積分34
• 3.3.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)34-35
• 3.4 模擬結(jié)果與討論35-43
• 3.4.1 管徑的影響35-37
• 3.4.2 工質(zhì)的比較37-41
• 3.4.3 進(jìn)料高度的影響41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 圓管外理想液膜傳熱的 CFD 模擬44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 物理模型44-46
• 4.3 數(shù)學(xué)模型46-49
• 4.3.1 控制方程46
• 4.3.2 基本假設(shè)46
• 4.3.3 條件設(shè)置46-47
• 4.3.4 數(shù)據(jù)計(jì)算47-49
• 4.4 計(jì)算結(jié)果與討論49-53
• 4.4.1 換熱管壁規(guī)格的影響49-51
• 4.4.2 降膜式和滿(mǎn)液式傳熱效果51-52
• 4.4.3 噴淋密度對(duì)傳熱的影響52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 強(qiáng)化管傳熱的 CFD 模擬54-66
• 5.1 引言54-55
• 5.2 物理模型及結(jié)構(gòu)參數(shù)55-56
• 5.3 數(shù)據(jù)計(jì)算56-58
• 5.4 計(jì)算結(jié)果與討論58-63
• 5.4.1 不同強(qiáng)化管溫度分布58-59
• 5.4.2 不同強(qiáng)化管摩擦系數(shù)分布59-61
• 5.4.3 不同強(qiáng)化傳熱系數(shù)和綜合性能61-63
• 5.5 模擬可靠性驗(yàn)證63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 符號(hào)說(shuō)明68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明73-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：414428