本文關(guān)鍵詞：管殼式換熱器沸騰換熱實驗研究

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【摘要】：管殼式換熱器作為石油化工行業(yè)重要的設(shè)備,對整個行業(yè)的節(jié)能減排起著舉足輕重的作用。近年來,隨著傳熱技術(shù)的加強,作為一種廣泛使用的熱交換器：螺旋扁管也隨之得到了很大的發(fā)展。國內(nèi)外學(xué)者也接踵開始對其中兩相流沸騰流動與換熱特性開展了研究。由于兩相流本身的復(fù)雜性和實驗條件的限制,不同研究者研究所得結(jié)果存在偏差,此外關(guān)于不凝氣體對于傳熱和流動影響的研究較少,因此本文基于管殼式換熱器螺旋扁管管束中氣-液兩相流介質(zhì),在加入少量不凝性氣體的過程中,進(jìn)行兩相流沸騰換熱實驗研究。主要研究工作如下：1、通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和處理,得到兩相沸騰流動與換熱特性隨雷諾數(shù)、普朗特數(shù)、質(zhì)量含氣率、液相進(jìn)口體積流量的變化規(guī)律。流動特性方面：在不凝性氣體下,兩相流摩擦阻力壓降隨普朗特數(shù)的增加而增加。沿程阻力隨含氣率的增加,在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)周期性波動,并且隨著液相進(jìn)口體積流量的增加,波動周期逐漸變大,波動振幅變大。換熱特性方面：在含有不凝性氣體的情況下,隨著兩相流沸騰換熱雷諾數(shù)增大,平均努塞爾數(shù)也增大。兩相流沸騰過程中的熱流密度在低含氣率情況下,隨著含氣率的增加而減小。隨著含汽率的進(jìn)一步升高,熱流密度呈現(xiàn)周期性波動。2、在上述實驗的基礎(chǔ)上,通過改變螺旋扁管基本結(jié)構(gòu)尺寸：螺距,進(jìn)行各組對比實驗。探究不同螺距尺寸對于兩相流沸騰流動與換熱特性的影響。發(fā)現(xiàn)小螺距情形下,努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的增大幅度更大,并且努賽爾數(shù)的極值也較大,即換熱效果更好,并且隨著雷諾數(shù)的增大換熱效果增強的也更顯著；在較低含氣率下,小螺距情形熱流密度隨含氣率下降的幅度更大,隨著含氣率的增大,熱流密度周期性波動的周期變大,波動頻率變小。3、基于前人研究的模型基礎(chǔ),結(jié)合實驗數(shù)據(jù)的整理和分析。運用相應(yīng)數(shù)學(xué)分析軟件進(jìn)行多元非線性回歸分析,得到沿程阻力壓降和平均努賽爾數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,具有一定的工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：沸騰換熱 管殼式換熱器 螺旋扁管 兩相流動 質(zhì)量含氣率
【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號表補充說明9-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 氣液兩相流流動特性研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 流動特性理論研究的進(jìn)展11-12
• 1.2.2 流動特性實驗研究的進(jìn)展12-13
• 1.3 氣液兩相流沸騰換熱特性研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 換熱特性理論研究的進(jìn)展14-15
• 1.3.2 換熱特性實驗研究的進(jìn)展15-17
• 1.4 小結(jié)17-18
• 第二章 兩相流動實驗系統(tǒng)18-32
• 2.1 螺旋扁管的結(jié)構(gòu)特點18-20
• 2.1.2 實驗元件簡介19-20
• 2.2 實驗系統(tǒng)組成20
• 2.3 實驗系統(tǒng)流程與實驗方法20-25
• 2.4 實驗系統(tǒng)設(shè)備與儀表25-28
• 2.5 測試技術(shù)與實驗內(nèi)容28-32
• 2.5.1 實驗?zāi)康?/span>28
• 2.5.2 主要測量參數(shù)及測量方法28
• 2.5.3 實驗方法28-29
• 2.5.4 實驗方案29-30
• 2.5.5 操作規(guī)程30-32
• 第三章 實驗理論基礎(chǔ)32-44
• 3.1 氣液兩相流理論分析模型32-35
• 3.2 氣液兩相流基本參數(shù)35-37
• 3.3 氣液兩相壓力降數(shù)學(xué)模型37-39
• 3.3.1 氣液兩相流體摩擦阻力壓降數(shù)學(xué)模型37-39
• 3.3.2 氣液兩相流體加速壓降數(shù)學(xué)模型39
• 3.4 飽和沸騰傳熱與兩相強制對流傳熱數(shù)學(xué)模型39-41
• 3.5 實驗數(shù)據(jù)處理41-44
• 第四章 管殼式換熱器兩相流動及沸騰換熱實驗結(jié)果與分析44-54
• 4.1 兩相流動特性研究44-47
• 4.2 兩相沸騰換熱研究47-51
• 4.3 準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式擬合51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論與展望54-57
• 5.1 結(jié)論54-55
• 5.2 展望55-56
• 5.3 創(chuàng)新點56-57
• 附錄 誤差分析57-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間的成果64-65
• 致謝65

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本文編號：768381