發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 08:16

  本文關(guān)鍵詞：傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)換熱研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，電廠直接空冷技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國(guó)富煤少水地區(qū)，其核心元件——凝汽器內(nèi)蒸汽的凝結(jié)情況決定了空冷機(jī)組的換熱效率，然而截止目前對(duì)空冷凝結(jié)器管內(nèi)凝結(jié)換熱的研究文獻(xiàn)卻很少。本文針對(duì)傾斜光滑圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)過(guò)程分別進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算分析，為更加復(fù)雜的較大截面傾斜管凝結(jié)換熱研究提供參考。 管內(nèi)蒸汽凝結(jié)涉及復(fù)雜的汽液兩相運(yùn)動(dòng)，本文在設(shè)計(jì)建設(shè)汽液兩相流試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)蒸汽在傾斜光滑圓管內(nèi)凝結(jié)過(guò)程中的流型、壓降以及換熱特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，建立管內(nèi)凝結(jié)換熱和壓降耦合方程組，對(duì)傾斜圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算研究。 對(duì)于短管試驗(yàn)段，利用透明玻璃管段對(duì)各種工況條件下的流型進(jìn)行了可視化研究，發(fā)現(xiàn)了環(huán)狀流、波環(huán)狀流、波狀分層流和分層流四種流型，，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)和Kattan流型圖，拓展了試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)傾斜光滑圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流動(dòng)的流型圖。在壓降特性方面，傾斜角度對(duì)管內(nèi)壓降影響不太明顯，通過(guò)摩擦壓降試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、截面含汽率關(guān)聯(lián)式和試驗(yàn)壓降數(shù)據(jù)相結(jié)合，確定了適于本試驗(yàn)條件下傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)的壓降關(guān)聯(lián)式。在換熱特性方面，冷卻水溫度對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)影響較小，蒸汽流速、換熱溫差以及傾斜角度對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)影響顯著，在一定范圍內(nèi)，凝結(jié)換熱系數(shù)隨蒸汽質(zhì)量流速增加而增加，隨換熱溫差增大而減小，同時(shí)存在一個(gè)最佳的傾斜角度對(duì)應(yīng)凝結(jié)換熱系數(shù)最大，在本試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，最佳傾角為30o。 在短管試驗(yàn)段基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)管試驗(yàn)段進(jìn)行凝結(jié)換熱特性的試驗(yàn)研究，得出了冷卻水溫度、蒸汽溫度、管壁溫度以及蒸汽干度沿蒸汽流動(dòng)方向分布規(guī)律。冷卻水溫度、蒸汽溫度、管壁溫度、以及蒸汽干度均沿蒸汽流動(dòng)方向降低，干度對(duì)換熱系數(shù)的影響顯著，隨蒸汽干度增加凝結(jié)換熱系數(shù)增加明顯；30o傾斜光滑圓管換熱系數(shù)為水平管換熱系數(shù)的1.06~2.98倍；將試驗(yàn)結(jié)果與幾種經(jīng)典計(jì)算關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比較，確定了本試驗(yàn)條件下管內(nèi)蒸汽凝結(jié)換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與關(guān)聯(lián)式計(jì)算值相比，大部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在擬合公式的15%誤差范圍內(nèi)。 通過(guò)分析管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流動(dòng)和傳熱特性，對(duì)傾斜管分段，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合試驗(yàn)確定的計(jì)算關(guān)聯(lián)式，建立了微元段的凝結(jié)換熱和壓降耦合微分方程組，對(duì)管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究。蒸汽凝結(jié)過(guò)程中干度沿蒸汽流動(dòng)方向沒(méi)有按線性規(guī)律分布，傾斜光滑圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)過(guò)程中微元段的干度不能依照算術(shù)平均法計(jì)算；蒸汽壓降梯度沿蒸汽流動(dòng)方向逐漸降低，蒸汽壓力沿蒸汽流動(dòng)方向降低的趨勢(shì)逐漸平緩，蒸汽在管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中剪切力對(duì)凝結(jié)液的影響亦逐漸減弱，摩擦阻力隨之減小。 本文在傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流型、壓降和換熱特性方面獲得的研究成果，可為電廠直接空冷技術(shù)中凝汽器的性能研究、設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。
【關(guān)鍵詞】：蒸汽凝結(jié) 傾斜管 傳熱 試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 數(shù)值計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 管內(nèi)凝結(jié)過(guò)程研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 管內(nèi)凝結(jié)流型研究11-12
• 1.2.2 管內(nèi)凝結(jié)壓降研究12-15
• 1.2.3 管內(nèi)換熱特性研究15-17
• 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)方法19-30
• 2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-23
• 2.1.1 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)19-20
• 2.1.2 試驗(yàn)參數(shù)測(cè)量及采集20-21
• 2.1.3 試驗(yàn)段設(shè)計(jì)21-23
• 2.2 鍋爐控制系統(tǒng)改造23-24
• 2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理24-25
• 2.3.1 試驗(yàn)的熱平衡驗(yàn)證24
• 2.3.2 平均換熱系數(shù)24-25
• 2.3.3 干度25
• 2.3.4 壓降25
• 2.4 不確定度分析25-28
• 2.4.1 直接測(cè)量參數(shù)的相對(duì)不確定度26-27
• 2.4.2 間接測(cè)量參數(shù)的相對(duì)不確定度27-28
• 2.5 試驗(yàn)步驟28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 短管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性試驗(yàn)研究30-42
• 3.1 短管內(nèi)凝結(jié)流型研究30-32
• 3.1.1 凝結(jié)流型試驗(yàn)結(jié)果及分析30-31
• 3.1.2 傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流型圖拓展31-32
• 3.2 短管內(nèi)凝結(jié)壓降研究32-37
• 3.2.1 截面含汽率的計(jì)算方法32-34
• 3.2.2 幾種典型的摩擦壓降計(jì)算方法34-36
• 3.2.3 凝結(jié)壓降研究結(jié)果36-37
• 3.3 短管內(nèi)凝結(jié)換熱系數(shù)研究37-40
• 3.3.1 冷卻水溫度對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)的影響37-38
• 3.3.2 蒸汽流速對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)的影響38-39
• 3.3.3 換熱溫差對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)的影響39-40
• 3.3.4 傾斜角度對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)的影響40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第4章 長(zhǎng)管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性試驗(yàn)研究42-49
• 4.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析42-45
• 4.1.1 傾斜管試驗(yàn)結(jié)果42-44
• 4.1.2 水平管和傾斜管凝結(jié)換熱系數(shù)對(duì)比44-45
• 4.2 凝結(jié)換熱試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式45-48
• 4.2.1 凝結(jié)換熱系數(shù)的幾種典型試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式45-46
• 4.2.2 新試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式46-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第5章 凝結(jié)換熱數(shù)值計(jì)算研究49-58
• 5.1 管內(nèi)凝結(jié)換熱與壓降耦合方程49-52
• 5.1.1 微元段壓力損失方程50
• 5.1.2 微元段傳熱量和蒸汽凝結(jié)量50-51
• 5.1.3 微元段壓力和溫度關(guān)系51-52
• 5.1.4 凝結(jié)過(guò)程微分方程組52
• 5.2 數(shù)值計(jì)算過(guò)程52-54
• 5.2.1 程序編制思想52-53
• 5.2.2 程序流程圖53-54
• 5.3 計(jì)算結(jié)果及分析54-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 王補(bǔ)宣,杜小澤;水平和豎直細(xì)圓管內(nèi)流動(dòng)凝結(jié)換熱特性的對(duì)比研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2000年01期

2 杜小澤,王補(bǔ)宣;蒸氣在傾斜細(xì)小直徑圓管內(nèi)的流動(dòng)凝結(jié)換熱特性[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2001年06期

3 黃萬(wàn)鵬;馬虎根;羅行;白健美;;水平冷凝強(qiáng)化管傳熱性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

4 王補(bǔ)宣,杜小澤;細(xì)豎管內(nèi)流動(dòng)凝結(jié)液膜的穩(wěn)定性分析[J];化工學(xué)報(bào);2000年01期

5 尹銘,陳嘉賓,馬學(xué)虎,李凇平;水平管內(nèi)低壓蒸汽的冷凝[J];化工學(xué)報(bào);2003年07期

6 梁毅;劉啟國(guó);鐘英;;水平管與傾斜管中段塞流的特性研究現(xiàn)狀[J];內(nèi)蒙古石油化工;2008年02期

7 王補(bǔ)宣,杜小澤;細(xì)圓管內(nèi)流動(dòng)凝結(jié)換熱的流型研究[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2000年12期

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本文編號(hào)：425825