本文關(guān)鍵詞：螺旋槽紋管管內(nèi)流動和換熱性能的研究

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【摘要】：螺旋槽紋管作為一種高效換熱異形管,廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,針對該型管的強化換熱研究也一直是當今社會的熱點。螺旋槽紋管的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括內(nèi)徑d、螺距p、槽深e、螺旋升角β和頭數(shù)N,這些結(jié)構(gòu)參數(shù)都影響到螺旋槽管的綜合換熱能力,研究螺旋槽管的強化換熱也即是研究這些參數(shù)對管內(nèi)換熱與流動的影響規(guī)律。本文主要利用Fluent軟件,利用計算機強大的分析能力,數(shù)值模擬螺旋槽紋管強化換熱與管內(nèi)流動,并將其與普通光管換熱能力與管內(nèi)流動對比,得出一些有益結(jié)論。 本文首先對強化傳熱簡單敘述,介紹了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài),并對螺旋槽紋管強化換熱機理進行分析。螺旋槽紋管強化換熱分為無相變強化換熱和有相變強化換熱,重點介紹了兩種強化換熱機理,針對本文研究的無相變強化換熱,分析了對流換熱的邊界層熱阻,提出了降低邊界層熱阻、減薄邊界層厚度是螺旋槽管強化換熱的主要機理 其次建立了兩種管型(螺紋管和普通光管)的數(shù)學(xué)分析模型,用理論分析方法研究了兩種管內(nèi)對流換熱能力,并通過理論計算得到了螺旋槽管的一些傳熱計算公式。接下來,運用Fluent軟件對兩種管型換熱器進行三維數(shù)值模擬,并將計算結(jié)果與理論值進行對比分析。采用Fluent軟件模擬得到螺旋槽管和光管的溫度場、速度場、壓力場等,計算出兩種管的平均對流換熱系數(shù)。重點分析了螺旋槽管的螺距p、槽深e、工質(zhì)對強化換熱的影響,研究表明,在Re數(shù)在1×104～5×104的范圍內(nèi),螺旋槽管的換熱能力是光管的2.1～3.6倍,不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合影響螺旋槽管的換熱以及管內(nèi)流動,螺距p=10mm、槽寬b=3mm、槽深e=1.25mm的螺旋槽管在管內(nèi)雷諾數(shù)Re在1×104～5×104之間綜合性能η最好的,且最大綜合性能η為1.27。 最后,在綜合參考前人研究的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)出一套針對螺旋槽管的換熱性能評價指標,采用Webb-Bergels評價判定依據(jù)第一種條件,對本文研究的螺旋槽管進行了換熱性能的評估,從評價結(jié)果表明,螺旋槽管比光管的換熱能力有大幅度提高,因此,不僅從數(shù)值模擬結(jié)果,也從評價判定依據(jù)方面,證明了螺旋槽管的強化換熱能力。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槽管 強化換熱 Fluent 結(jié)構(gòu)參數(shù) 性能評價
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 緒論16-30
• 1.1 概述16-17
• 1.2 強化傳熱概述17-20
• 1.2.1 采用高效能傳熱面積18-19
• 1.2.2 增大平均傳熱溫差19
• 1.2.3 提高傳熱系數(shù)K19-20
• 1.3 螺旋槽管的強化傳熱機理20-23
• 1.3.1 無相變強化傳熱21-22
• 1.3.2 有相變強化傳熱22-23
• 1.4 螺旋槽紋管在強化傳熱技術(shù)中的應(yīng)用與發(fā)展狀況23-27
• 1.4.1 螺旋槽紋管介紹23-24
• 1.4.2 螺旋槽管的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.4.3 螺旋槽管的發(fā)展趨勢26-27
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容27-30
• 2 螺旋槽管內(nèi)強化換熱及阻力特性理論30-40
• 2.1 凝結(jié)換熱理論研究30-37
• 2.1.1 無相變強化傳熱及阻力特性33-36
• 2.1.2 有相變強化傳熱及阻力特性36-37
• 2.3 螺旋槽管傳熱計算37-39
• 2.3.1 總傳熱系數(shù)K37-38
• 2.3.2 管內(nèi)對流換熱系數(shù)α_i38
• 2.3.3 管外凝結(jié)換熱系數(shù)α_o38-39
• 2.3.4 阻力系數(shù)f39
• 2.3.5 光管管內(nèi)傳熱公式39
• 2.3.6 光管管內(nèi)摩擦系數(shù)39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 3 螺旋槽管換熱與管內(nèi)流動的數(shù)值模擬40-60
• 3.1 引言40-42
• 3.1.1 計算流體力學(xué)的發(fā)展40-41
• 3.1.2 Fluent軟件簡介41-42
• 3.2 數(shù)學(xué)模型的建立42-45
• 3.2.1 對流換熱42
• 3.2.2 控制方程的建立42-44
• 3.2.3 流體動力學(xué)基礎(chǔ)44-45
• 3.3 幾何模型45-46
• 3.4 網(wǎng)格劃分46-47
• 3.5 邊界條件47-48
• 3.6 計算模型的選取48-51
• 3.7 求解設(shè)置51-52
• 3.8 數(shù)值模擬結(jié)果及分析52-58
• 3.8.1 溫度場分析52-54
• 3.8.2 壓力場分布54
• 3.8.3 速度場分布54-57
• 3.8.4 湍流強度分布57-58
• 3.9 本章小結(jié)58-60
• 4 螺旋槽管換熱及流阻性能分析60-74
• 4.1 螺距p對傳熱的影響規(guī)律60-61
• 4.2 槽深e對傳熱的影響規(guī)律61-62
• 4.3 壁厚t對傳熱的影響規(guī)律62-63
• 4.4 螺旋升角β對傳熱的影響規(guī)律63
• 4.5 螺旋頭數(shù)N對傳熱的影響規(guī)律63-64
• 4.6 Re對傳熱的影響規(guī)律64-70
• 4.6.1 不同槽深下Re對Nu、f的影響64-65
• 4.6.2 不同螺距下Re對Nu、f的影響65-67
• 4.6.3 不同槽寬下Re對Nu、f的影響67-68
• 4.6.4 不同工作介質(zhì)下Re對Nu、f的影響68-70
• 4.7 Re對綜合性能指標η的影響規(guī)律70-72
• 4.8 本章小結(jié)72-74
• 5 螺旋槽管換熱性能的評價74-80
• 5.1 Q/Q_s的換熱性能評價指標75-76
• 5.2 A/A_s的換熱性能評價指標76-77
• 5.3 Nu/Nu_s的性能評價準則77-78
• 5.4 螺旋槽管的換熱性能評價78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 6 總結(jié)和展望80-82
• 6.1 論文總結(jié)80
• 6.2 研究展望80-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-88
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果88

【參考文獻】

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本文編號：836032