發(fā)布時間：2017-08-31 17:34

  本文關鍵詞：重力熱管換熱器傳熱分析與數(shù)值模擬

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【摘要】：近年來,隨著資源的不斷開發(fā)利用,廢熱再利用成為了節(jié)能環(huán)保的有效途徑之一。常溫與中溫熱管換熱器在余熱回收中的應用,可大大提高能源利用率。本文以常溫與中溫重力熱管換熱器為研究對象,采用常規(guī)設計法來設計熱管換熱器。采用Fluent軟件對換熱器內流體流場、溫度場及熱管工作狀態(tài)進行模擬仿真;研究了不同運行參數(shù)與翅片參數(shù)對換熱器換熱性能的影響,并對其進行優(yōu)化,得到最佳運行參數(shù)與相應的翅片結構參數(shù)。主要研究內容及結論如下:(1)對常溫重力熱管換熱器進行數(shù)值模擬研究,將熱管設置為定熱流密度邊界條件,對換熱器在不同運行參數(shù)下的流場及溫度場進行模擬分析。為驗證文中模擬方法的正確性,將經驗計算公式計算結果和模擬計算結果進行對比,對比結果表明選用的模擬計算方法是合理的。(2)對中溫重力熱管換熱器進行數(shù)值模擬計算研究,對換熱器中蒸發(fā)段與冷凝段內的流場與溫度場及熱管工作狀態(tài)進行分析。研究結果顯示:熱流體入口速度較大時,換熱器傳熱效果得到改善,但速度過大時,熱管會發(fā)生共振現(xiàn)象,因此要將流體的速度控制在合理的范圍內;煙氣入口溫度在733~753K范圍內變化時,隨著煙氣入口溫度的增加,換熱器的換熱性能也有所改善,但相對煙氣入口速度對蒸發(fā)段與冷凝段內流體溫度變化的影響,流體溫度受入口溫度的影響比較小。當煙氣入口速度過大或溫度過高時,中溫與常溫過渡區(qū)水熱管管內蒸汽溫度會高于熱管的工作極限溫度,會發(fā)生爆管現(xiàn)象。為此,根據(jù)熱管的工作狀態(tài),可改變熱管的布置,比如增加中溫段熱管的管排數(shù),改變熱管的管間距及熱管翅片參數(shù)等。(3)為得到中溫重力熱管換熱器的最佳運行參數(shù)與結構參數(shù),對熱管的翅片參數(shù)進行優(yōu)化研究。分析蒸發(fā)段熱流體不同入口速度時,不同熱管翅片間距、翅片高度、橫向管間距以及縱向管間距對平均對流換熱系數(shù)、換熱器總換熱量、翅片效率、壓降、換熱器綜合性能評價指標PEC的影響。結果表明:翅片間距取值范圍為5~6mm。熱管翅片高度取值為12~13mm,橫向管間距的最優(yōu)取值范圍為65~70mm�？v向管間距的最優(yōu)取值范圍為55mm~65mm,煙氣入口速度為2.5m/s~3m/s時,中溫重力熱管換熱器的換熱性能最佳。
【關鍵詞】：重力熱管換熱器 Fluent 數(shù)值模擬研究 熱管工作狀態(tài)
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 本文研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國內、外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 熱管換熱器在余熱回收應用中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-13
• 1.2.2 熱管換熱器數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢13-15
• 1.3 本文主要研究內容15-17
• 第2章 熱管及熱管換熱器的理論分析17-25
• 2.1 熱管的工作原理17-18
• 2.1.1 普通熱管的工作原理17
• 2.1.2 重力熱管的工作原理17-18
• 2.2 熱管的設計18-22
• 2.2.1 熱管的工作溫度18
• 2.2.2 熱管的工質18-19
• 2.2.3 熱管的結構與尺寸19-22
• 2.3 熱管換熱器在應用中的常見問題及對策22-23
• 2.3.1 熱管的相容性問題及對策22
• 2.3.2 熱管的積灰問題及對策22
• 2.3.3 熱管的露點腐蝕及對策22-23
• 2.4 本章小結23-25
• 第3章 熱管換熱器的設計方法及安全校核25-41
• 3.1 熱管換熱器設計方法25
• 3.1.1 熱管換熱器的設計方法研究現(xiàn)狀25
• 3.1.2 本文熱管換熱器設計方法的選取25
• 3.2 熱管換熱器的設計25-39
• 3.2.1 常規(guī)計算26-28
• 3.2.2 熱管熱阻28-31
• 3.2.3 換熱器總換熱系數(shù)及換熱面積31-33
• 3.2.4 熱管的工作極限33-36
• 3.2.5 熱管內的壓力分布36-37
• 3.2.6 管束流動阻力計算37-38
• 3.2.7 熱管換熱器安全性判據(jù)及校核38-39
• 3.3 本章小結39-41
• 第4章 常溫熱管換熱器的數(shù)值模擬41-57
• 4.1 計算流體力學41-42
• 4.1.1 CFD數(shù)值模擬41
• 4.1.2 Fluent軟件41-42
• 4.2 熱管換熱器的數(shù)值模擬研究方法分類及選擇42-46
• 4.2.1 熱管設置為定壁面溫度42-43
• 4.2.2 多孔介質模型43-44
• 4.2.3 耦合源模型44-45
• 4.2.4 定熱流密度45
• 4.2.5 本文數(shù)值模擬方法的選取45-46
• 4.3 常溫熱管換熱器數(shù)值模擬46-50
• 4.3.1 物理模型46-48
• 4.3.2 網(wǎng)格無關性的檢查48
• 4.3.3 控制方程48-49
• 4.3.4 熱管熱流密度的確定49-50
• 4.3.5 邊界條件50
• 4.4 模擬結果分析50-54
• 4.4.1 流場特性分析50-52
• 4.4.2 流體傳熱特性分析52-54
• 4.5 模型驗證與誤差分析54-56
• 4.5.1 模型驗證54-55
• 4.5.2 誤差分析55-56
• 4.6 本章小結56-57
• 第5章 中溫熱管換熱器的模擬計算與優(yōu)化研究57-85
• 5.1 中溫熱管換熱器的設計57
• 5.2 中溫熱管換熱器的數(shù)值模擬研究57-60
• 5.2.1 物理模型57-59
• 5.2.2 控制方程59
• 5.2.3 邊界條件59-60
• 5.3 模擬結果分析60-66
• 5.3.1 流場特性分析60-62
• 5.3.2 傳熱特性分析62-66
• 5.4 中溫熱管換熱器的優(yōu)化研究66-82
• 5.4.1 優(yōu)化參數(shù)的選取66-67
• 5.4.2 換熱器性能評價指標67-68
• 5.4.3 數(shù)據(jù)處理方法68-69
• 5.4.4 翅片參數(shù)對換熱器性能的影響分析69-76
• 5.4.5 管束間距對換熱器性能的影響分析76-82
• 5.5 本章小結82-85
• 第6章 總結與展望85-87
• 6.1 總結85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文91-93
• 致謝93

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡居傳,岳永亮,王鐵恒,苑廣,張振勝;熱管的應用及發(fā)展現(xiàn)狀[J];制冷;2001年03期

2 蔣麗芬;熱管的發(fā)展及在工業(yè)生產中的應用[J];化工技術與開發(fā);2003年05期

3 康芹;郭建利;;熱管換熱器的應用[J];機械管理開發(fā);2010年05期

4 沈妍;傅瑞麗;安震;王中賢;張紅;;高溫熱管換熱器設計參數(shù)的模擬計算[J];硫磷設計與粉體工程;2012年06期

5 于蘭鳳;;熱管換熱器的應用[J];廣東化工;2013年16期

6 ;熱管換熱器[J];化學工程與裝備;1980年02期

7 姚普明;熱管應用現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];動力工程;1983年02期

8 ;我國最大的熱管換熱器[J];能源研究與信息;1985年01期

9 ;熱管專欄[J];能源工程;1986年01期

10 袁勝利;;利用汽車廢氣取暖的熱管換熱器[J];節(jié)能;1991年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃鏞鏞;張支干;;熱管換熱器的應用[A];全國暖通空調制冷1998年學術年會資料集（1）[C];1998年

2 楊峻;徐通明;;分離式液——氣熱管換熱器的設計與應用[A];江蘇省能源研究會第八屆學術年會論文集[C];2000年

3 錢自力;孫鳳祥;陸林軍;;在能源工業(yè)領域開發(fā)應用低溫熱管紀實[A];中國管理科學文獻[C];2008年

4 王曉杰;黃翔;武俊梅;鄭久軍;;空調用熱管換熱器的設計計算[A];全國暖通空調制冷2006學術年會資料集[C];2006年

5 李紅;唐均;;熱管在工業(yè)窯爐余熱利用中的應用[A];2011中國環(huán)境科學學會學術年會論文集（第四卷）[C];2011年

6 徐錫斌;陳年林;盧定偉;唐玉立;王亞芳;孫大坤;杜塏;;熱管在熱泵干燥器中應用的研究[A];第四屆全國低溫工程學術會議論文集[C];1999年

7 潘陽;胡桃元;熊國華;;熱管換熱式換氣扇的設計與研究[A];全國暖通空調制冷2000年學術年會論文集[C];2000年

8 聶傳學;李強;;低溫熱管在通風空調工程中的應用[A];全國暖通空調制冷1998年學術年會資料集（1）[C];1998年

9 韓建勛;朱正平;;熱管換熱器等在碳酸鎂干燥中的節(jié)能降耗運用[A];2009年中國鎂鹽行業(yè)年會暨節(jié)能與發(fā)展論壇論文集[C];2009年

10 徐錫斌;韋勇;;熱管在熱泵干燥器中應用的模擬研究[A];江蘇省制冷學會第四屆年會論文集[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 本報記者 王延輝;復合式熱管換熱器提高熱效率[N];中國化工報;2011年

2 蔣冬青 陳暉;熱管在陶瓷隧道窯節(jié)能改造中的作用[N];廣東建設報;2003年

3 陳啟明;欲展鴻鵠之志 敢向高端攻堅[N];中國信息報;2006年

4 蔣冬青 陳暉;利用熱管技術對窯爐進行節(jié)能改造[N];中國建材報;2001年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 袁達忠;熱管換熱器的兩相流模型與耦合傳熱的研究[D];大連理工大學;2008年

2 焦永剛;溫度型徑向熱管的瞬態(tài)數(shù)學模型及其等溫特性的實驗研究[D];北京工業(yè)大學;2014年

3 孫世梅;高溫熱管換熱器強化傳熱及結構優(yōu)化模擬研究[D];南京工業(yè)大學;2004年

4 焦波;重力熱管傳熱過程的數(shù)學模型及液氮溫區(qū)重力熱管的實驗研究[D];浙江大學;2009年

5 王軍;熱管技術在化學反應器中的應用研究[D];南京工業(yè)大學;2004年

6 勾昱君;大功率LED熱管散熱器傳熱強化研究[D];北京工業(yè)大學;2014年

7 王煜;熱管生物反應器的傳遞過程研究[D];南京工業(yè)大學;2003年

8 孫志堅;電子器件回路型熱管散熱器的數(shù)值模擬與試驗研究[D];浙江大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫志健;基于熱管置入式墻體的小型建筑能耗數(shù)值分析[D];天津城建大學;2015年

2 周亞平;內置分離式熱管墻體的傳熱特性研究[D];南京工業(yè)大學;2015年

3 林紅;某超長重力熱管提取地熱的模擬及分析[D];西安工程大學;2016年

4 張龍;某超長重力熱管提取地熱的熱工分析及改進措施[D];西安工程大學;2016年

5 李鑫;變工況重力熱管傳熱特性研究[D];山東大學;2016年

6 丁林超;低溫標準黑體輻射源用熱管溫度均勻性研究[D];中國科學院研究生院(工程熱物理研究所);2016年

7 劉敏;重力熱管傳熱極限影響因素的研究[D];華南理工大學;2016年

8 杜雪濤;水冷型熱管散熱系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應用研究[D];華南理工大學;2016年

9 黎衡慧;用于電解煙氣余熱利用的熱管換熱器設計及優(yōu)化研究[D];西安建筑科技大學;2016年

10 師梁艷;分離式熱管—太陽能集熱室內供熱系統(tǒng)[D];南京師范大學;2016年

，

本文編號：766955