本文關鍵詞：渦發(fā)生器強化矩形通道傳熱性能的實驗研究

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【摘要】：本文基于熱質(zhì)比擬原理,采用萘升華技術,分析設置于SCPPVC系統(tǒng)的矩形太陽能煙囪通道內(nèi)的雙斜向內(nèi)肋對及三角形小翼渦發(fā)生器對系統(tǒng)傳熱性能的強化作用,分析了渦發(fā)生器的結構、布置方式及在通道內(nèi)的排列方式等因素對系統(tǒng)傳熱性能的影響。研究結論如下:(1)當雙斜向內(nèi)肋渦發(fā)生器以45°傾斜角,距入口處距離為0.2 m布置于通道內(nèi)時,系統(tǒng)的Nu數(shù)提高了119%。(2)當三角形小翼渦發(fā)生器以45°傾斜角,距入口處距離為0.2 m,叉排布置于通道內(nèi)時,系統(tǒng)的Nu數(shù)提高了132%。(3)在相同條件下,通過比較兩種渦發(fā)生器對SCPPVC系統(tǒng)的強化傳熱作用,得出:三角形小翼渦發(fā)生器較適合用于強化立式太陽能熱氣流電站系統(tǒng)矩形空氣通道的傳熱。雖然雙斜向內(nèi)肋對和三角形小翼可以強化系統(tǒng)的傳熱效果,但是由于SCPPVC系統(tǒng)具有不同于普通換熱器的特點,因此它們強化系統(tǒng)的換熱能力依然有限。因此結合SCPPVC系統(tǒng)的特點,根據(jù)渦發(fā)生器的結構特征,設計出一種名為“斜截異型圓柱體”的新型渦發(fā)生器,這種渦發(fā)生器的換熱面積比較大且其斜截面可以有效地阻隔邊界層的發(fā)展,可以更好地破壞邊界層,強化系統(tǒng)傳熱。利用數(shù)值模擬及實驗研究相結合的方法,深入分析了該新型渦發(fā)生器強化SCPPVC系統(tǒng)中矩形通道內(nèi),空氣與平板間傳熱的強化作用。結果表明:(1)斜截異型圓柱體渦發(fā)生器可以顯著強化矩形通道內(nèi)的傳熱性能,且當渦發(fā)生器以45°傾斜角、距入口處距離為0.2 m,叉排布置于通道內(nèi)時,系統(tǒng)的Nu數(shù)提高了144%;(2)利用多元回歸的方法獲得了渦發(fā)生器強化矩形通道的傳熱特性關聯(lián)式,并得到,渦發(fā)生器的肋長、肋寬、前緣高度及后緣高度等結構尺寸的增大都能使傳熱效果增強,肋間距的增大致使渦發(fā)生器對流場的擾動程度降低,對流換熱的效果削弱;(3)與三角形小翼渦發(fā)生器相比,斜截異型圓柱體渦發(fā)生器可以使Nu數(shù)提高12%。
【關鍵詞】：立式太陽能熱氣流電站 萘升華技術 渦發(fā)生器 強化傳熱
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號說明11-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀與可再生能源12-13
• 1.1.2 太陽能利用技術13-14
• 1.2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)14-21
• 1.2.1 傳統(tǒng)類型的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)14-18
• 1.2.1.1 傳統(tǒng)類型的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1.2 傳統(tǒng)類型的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的不足17-18
• 1.2.2 立式集熱板太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)18-21
• 1.2.2.1 立式集熱板太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的特點19
• 1.2.2.2 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2.3 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)的不足20-21
• 1.3 渦流發(fā)生器21-24
• 1.3.1 渦流發(fā)生器強化傳熱現(xiàn)狀22-24
• 1.3.2 適用于本系統(tǒng)的渦流發(fā)生器24
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容及意義24-26
• 1.4.1 課題研究內(nèi)容24-25
• 1.4.2 課題研究意義25-26
• 2 熱質(zhì)比擬實驗原理26-39
• 2.1 實驗理論基礎26-30
• 2.1.1 傳熱-傳質(zhì)模擬實驗技術26-30
• 2.1.1.1 熱-質(zhì)比擬原理26-30
• 2.1.2 萘升華實驗30
• 2.2 實驗裝置30-32
• 2.2.1 實驗用風洞系統(tǒng)30-31
• 2.2.2 實驗用測量系統(tǒng)31-32
• 2.3 實驗方案32-34
• 2.3.1 萘試件的制備32-33
• 2.3.2 萘試件的擺放33
• 2.3.3 實驗流程33-34
• 2.3.3.1 實驗風速33
• 2.3.3.2 實驗步驟33-34
• 2.4 實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析34-38
• 2.4.1 實驗數(shù)據(jù)處理34-35
• 2.4.2 平直通道實驗35-37
• 2.4.2.1 實驗數(shù)據(jù)處理35-36
• 2.4.2.2 平直通道實驗結果36-37
• 2.4.3 誤差分析37-38
• 2.5 本章小結38-39
• 3 雙斜向內(nèi)肋對型渦發(fā)生器強化傳熱的實驗研究39-49
• 3.1 雙斜向內(nèi)肋對結構尺寸設計及實驗步驟39-41
• 3.1.1 雙斜向內(nèi)肋對結構尺寸設計39-40
• 3.1.1.1 雙斜向內(nèi)肋對渦發(fā)生器的尺寸設計39
• 3.1.1.2 雙斜向內(nèi)肋對渦發(fā)生器的制作39-40
• 3.1.2 實驗安排40-41
• 3.2 雙斜向內(nèi)肋對渦發(fā)生器強化矩形通道對流換熱的影響41-43
• 3.2.1 渦發(fā)生器傾斜角的影響41-42
• 3.2.2 渦發(fā)生器入口間距的影響42-43
• 3.3 雙斜向內(nèi)肋對強化矩形通道的傳熱特性分析43-47
• 3.3.1 正交實驗法43-45
• 3.3.2 渦發(fā)生器結構尺寸對矩形通道換熱的影響45
• 3.3.3 雷諾數(shù)對矩形通道換熱的影響45-46
• 3.3.4 傳熱關聯(lián)式46-47
• 3.4 本章小結47-49
• 4 三角形小翼型渦發(fā)生器強化傳熱的實驗研究49-59
• 4.1 三角形小翼型渦發(fā)生器的結構尺寸49-50
• 4.2 三角形小翼對矩形通道內(nèi)換熱的影響50-53
• 4.2.1 傾斜角的影響50-51
• 4.2.2 入口間距的影響51-52
• 4.2.3 布置方式的影響52-53
• 4.3 三角形小翼強化矩形通道傳熱特性分析53-57
• 4.3.1 實驗方法與數(shù)據(jù)處理53-55
• 4.3.2 渦發(fā)生器結構尺寸對矩形通道換熱的影響55
• 4.3.3 雷諾數(shù)對矩形通道換熱的影響55-56
• 4.3.4 傳熱關聯(lián)式56-57
• 4.4 兩種渦發(fā)生器強化傳熱性能比較57-58
• 4.5 本章小結58-59
• 5 斜截異型圓柱體渦流發(fā)生器的設計及強化傳熱實驗研究59-73
• 5.1 模型簡化與計算方法59-63
• 5.1.1 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器的結構特點59-60
• 5.1.1.1 設計理念59-60
• 5.1.1.2 系統(tǒng)通道模型簡化60
• 5.1.2 數(shù)理模型的建立60-61
• 5.1.3 數(shù)值計算結果61-63
• 5.2 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器強化矩形通道的實驗研究63-70
• 5.2.0 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器模型的尺寸63-64
• 5.2.1 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器對矩形通道內(nèi)空氣換熱的影響64-67
• 5.2.1.1 傾斜角的影響64-66
• 5.2.1.2 入口間距的影響66-67
• 5.2.1.3 布置方式的影響67
• 5.2.2 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器強化矩形通道傳熱特性分析67-70
• 5.2.2.1 實驗方法與數(shù)據(jù)處理68-69
• 5.2.2.2 雷諾數(shù)對矩形通道換熱的影響69-70
• 5.2.2.3 傳熱關聯(lián)式70
• 5.3 斜截異型圓柱體渦發(fā)生器的換熱性能比較70-71
• 5.4 本章小結71-73
• 6 總結與展望73-75
• 6.1 主要結論及創(chuàng)新點73-74
• 6.1.1 主要結論73-74
• 6.1.2 主要創(chuàng)新點74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文84-85

【參考文獻】

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本文編號：838848