發(fā)布時(shí)間：2017-08-14 02:34

  本文關(guān)鍵詞：螺旋槽紋管強(qiáng)化傳熱與壓降性能及抗污垢性能數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 螺旋槽紋管 強(qiáng)化傳熱 場(chǎng)協(xié)同原理 數(shù)值模擬 阻力特性 抗污垢特性

【摘要】：換熱設(shè)備在石油、化工和能源等過(guò)程工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,能源消耗不斷攀升,能源短缺帶來(lái)的能源危機(jī)問(wèn)題已經(jīng)逐漸影響到經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境等與人類(lèi)生存有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,強(qiáng)化傳熱技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了換熱設(shè)備中,其中強(qiáng)化換熱管的應(yīng)用極大的提高了設(shè)備的傳熱效率。本文研究的螺旋槽紋管是一種全新結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化傳熱元件,是由機(jī)械加工性能優(yōu)良的圓形銅管經(jīng)過(guò)塑型加工而成的管壁上具有內(nèi)凹和外凸褶皺的螺旋形變管,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者尚未對(duì)該種新型螺旋槽紋管進(jìn)行研究。本文采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)新型螺旋槽紋管管內(nèi)傳熱、阻力以及抗污垢性能進(jìn)行了創(chuàng)新研究,主要研究?jī)?nèi)容和所取得的創(chuàng)新成果如下：1、本文采用數(shù)值模擬的方法研究了螺旋槽紋管和光管的管內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)特性、換熱特性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋槽紋管較光管具有更好的傳熱性能,研究工況下,其管內(nèi)努塞爾數(shù)Nu是光管的1.32～1.363倍,管內(nèi)的阻力系數(shù)f是光管的1.97～2.51倍。同時(shí),采用場(chǎng)協(xié)同理論揭示了螺旋槽紋管的強(qiáng)化傳熱機(jī)理：橫截面二次流和縱向渦的產(chǎn)生使得溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)的場(chǎng)協(xié)同性能提高,從而提高了其換熱效率。2、利用控制變量法分別研究了幾何參數(shù)(槽深e和螺距p)、雷諾數(shù)Re和物性Pr對(duì)螺旋槽紋管的換熱及壓降性能的影響規(guī)律。利用數(shù)值計(jì)算所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到螺旋槽紋管的管內(nèi)Nu數(shù)和阻力系數(shù)f的計(jì)算準(zhǔn)則關(guān)系式。3、基于流固兩相流數(shù)值模擬方法研究比較了螺旋槽紋管和光管管內(nèi)抗污垢性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋槽紋管的管內(nèi)抗污垢性能較光管的好。此外,還研究了幾何參數(shù)(槽深e和螺距p)、雷諾數(shù)Re和顆粒直徑對(duì)螺旋槽紋管的管內(nèi)抗污垢性能的影響規(guī)律。本文研究成果為新型螺旋槽紋管的工程應(yīng)用和設(shè)計(jì)選型提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槽紋管 強(qiáng)化傳熱 場(chǎng)協(xié)同原理 數(shù)值模擬 阻力特性 抗污垢特性
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)說(shuō)明11-12
• 1 緒論12-28
• 1.1 課題的背景與意義12-13
• 1.2 強(qiáng)化傳熱管元件的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)的現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 典型強(qiáng)化傳熱管14-17
• 1.3 螺旋槽紋管的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3.1 單頭螺旋槽紋管的研究18-21
• 1.3.2 多頭螺旋槽紋管的研究21-23
• 1.4 流體力學(xué)數(shù)值模擬方法介紹23-27
• 1.4.1 計(jì)算流體力學(xué)方法概述23
• 1.4.2 流體力學(xué)方程組23-25
• 1.4.3 湍流模型概述25-27
• 1.5 本文的研究工作與內(nèi)容27-28
• 2 螺旋槽紋管管內(nèi)單相對(duì)流傳熱及流阻特性數(shù)值模擬研究28-48
• 2.1 引言28
• 2.2 螺旋槽紋管的管內(nèi)對(duì)流傳熱數(shù)值模擬研究28-31
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及建模28-29
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型29
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分29-31
• 2.2.4 邊界條件和計(jì)算模型的選取31
• 2.3 FLUENT數(shù)值模擬結(jié)果可靠性驗(yàn)證31-33
• 2.3.1 光管傳熱及壓降理論經(jīng)驗(yàn)值簡(jiǎn)介31-33
• 2.3.2 光管傳熱及壓降理論值與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比33
• 2.4 螺旋槽紋管和光管數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果及分析33-37
• 2.5 基于場(chǎng)協(xié)同原理分析螺旋槽紋管強(qiáng)化傳熱機(jī)理37-47
• 2.5.1 對(duì)流傳熱的場(chǎng)協(xié)同理論37-39
• 2.5.2 螺旋槽紋管與光管的場(chǎng)協(xié)同分析39-47
• 2.6 本章小結(jié)47-48
• 3 螺旋槽紋管管內(nèi)傳熱及流阻特性的影響因素分析48-76
• 3.1 螺距對(duì)螺旋槽紋管性能的影響分析48-56
• 3.1.1 研究對(duì)象及數(shù)據(jù)處理48-52
• 3.1.2 螺距對(duì)速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的影響52-56
• 3.2 槽深對(duì)螺旋槽紋管性能的影響分析56-64
• 3.2.1 研究對(duì)象及數(shù)據(jù)處理56-62
• 3.2.2 槽深對(duì)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響62-64
• 3.3 流體物性對(duì)螺旋槽紋管性能的影響分析64-67
• 3.3.1 研究對(duì)象及數(shù)據(jù)處理64-67
• 3.4 雷諾數(shù)對(duì)螺旋槽紋管性能的影響分析67-70
• 3.5 螺旋槽紋管管內(nèi)傳熱及流阻計(jì)算準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式70-74
• 3.6 本章小結(jié)74-76
• 4 螺旋槽紋管管內(nèi)抗污垢性能數(shù)值模擬分析76-89
• 4.1 引言76
• 4.2 螺旋槽紋管與光管的管內(nèi)污垢特性數(shù)值模擬分析與比較76-80
• 4.2.1 物理模型及數(shù)學(xué)模型76-77
• 4.2.2 邊界條件與求解設(shè)置77-78
• 4.2.3 螺旋槽紋管與光管管內(nèi)抗污垢特性數(shù)值模擬結(jié)果分析與比較78-80
• 4.3 螺距對(duì)螺旋槽紋管管內(nèi)抗污垢特性的影響研究80-82
• 4.4 槽深對(duì)螺旋槽紋管管內(nèi)抗污垢特性的影響研究82-84
• 4.5 雷諾數(shù)對(duì)螺旋槽紋管管內(nèi)抗污垢特性的影響研究84-86
• 4.6 顆粒直徑對(duì)螺旋槽紋管管內(nèi)抗污垢特性的影響研究86-88
• 4.7 本章小結(jié)88-89
• 5 結(jié)論與展望89-92
• 5.1 結(jié)論89-91
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)91
• 5.3 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 作者簡(jiǎn)歷98-99

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本文編號(hào)：670344