本文關(guān)鍵詞：管殼式換熱器分液特性實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 管殼式換熱器 凝結(jié)換熱 中間排液 漏液管

【摘要】：能源的急劇下降和環(huán)境的不斷惡化使人們意識(shí)到節(jié)能環(huán)保的重要性,現(xiàn)有社會(huì)的各種能耗中,換熱設(shè)備占有很高的比例。鑒于各國高能耗的現(xiàn)狀和換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,提高換熱器的換熱性能勢在必行。管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)簡單,選材范圍大,適應(yīng)高溫高壓,造價(jià)低等,在化工、石油、能源、動(dòng)力、醫(yī)院、食品、冶金等部門中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。蒸汽凝結(jié)是一種伴隨有相變的對流傳熱過程,為了獲得較高傳熱效率的同時(shí),必須考慮到換熱器的設(shè)計(jì)與節(jié)能降耗的關(guān)系。針對管內(nèi)冷凝式換熱器而言,蒸汽在管內(nèi)流動(dòng)過程中,由于管內(nèi)壁面形成凝結(jié)液膜,流動(dòng)的狀態(tài)由珠狀凝結(jié)換變?yōu)槟钅Y(jié)。并且隨著液膜的不斷增厚,而導(dǎo)致熱阻增加,使傳熱不斷惡化。探索研究管內(nèi)凝結(jié)式換熱器管程側(cè)的強(qiáng)化換熱,如何減少膜狀凝結(jié)段的長度,最大限度地維持蒸汽處于較高換熱系數(shù)的管段或高效換熱流態(tài)流型,對于提高管殼式換熱器的整體換熱性能具有重要的意義,而且有助于解決管殼式換熱器用能低效的缺陷。本文利用自行設(shè)計(jì)搭建的凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái),對一種帶有中間排液結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該換熱器以水作為循環(huán)工質(zhì),通過調(diào)節(jié)不同的蒸汽進(jìn)口壓力,控制換熱器出口凝液的溫度,對這種新型高效管殼式換熱器的凝結(jié)傳熱過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。采用Fluent模擬軟件對換熱器殼側(cè)流體溫度場、速度場以及管側(cè)流體凝結(jié)換熱中凝結(jié)液和蒸汽的分布情況進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究表明:在形成穩(wěn)定液封并能進(jìn)行排液的情況下,隨著開啟漏液管數(shù)的增加,其換熱量、凝結(jié)換熱系數(shù)以及總傳熱系數(shù)均可得到提升,但是換熱溫差隨漏液管開啟數(shù)目的增多而降低;漏液量越大,強(qiáng)化換熱器性能的趨勢越明顯,越能緩解因積液存在而導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱惡化。實(shí)驗(yàn)證實(shí),不同的冷卻水流量,對應(yīng)不同漏液管開啟數(shù),在蒸汽進(jìn)口壓力為0.17Mpa、溫度115.3℃和冷卻水流量0.058kg/s情況下,開啟兩根漏液管時(shí)對改善換熱器傳熱惡化的效果最明顯,換熱量升高1.38%,總傳熱系數(shù)上升幅度為2.82%;蒸汽進(jìn)口壓力為0.17Mpa、溫度115.3℃和冷卻水流量0.06kg/s時(shí),開啟三根漏液管時(shí)對改善換熱器傳熱惡化的效果最明顯,換熱量升高1.66%,總傳熱系數(shù)上升幅度為3.59%。通過數(shù)值模擬對實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了相應(yīng)的對比,在冷卻水進(jìn)口流速為0.18m/s時(shí),分別開啟0、1、2根漏液管情況下,模擬值與實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍為12.4%~13.9%;當(dāng)冷卻水進(jìn)口流速分別為0.18m/s、0.19m/s、0.20m/s情況下,開啟一根漏液管時(shí),模擬值和實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍為11.8%~13.1%。通過本文的實(shí)驗(yàn)研究以及數(shù)值計(jì)算,為今后對研發(fā)設(shè)計(jì)高性能的管內(nèi)冷凝式換熱器奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),并具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：管殼式換熱器 凝結(jié)換熱 中間排液 漏液管
【學(xué)位授予單位】：天津商業(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4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 概述10-12
• 1.1.1 能源問題10
• 1.1.2 換熱器與強(qiáng)化傳熱技術(shù)10-12
• 1.2 短管效應(yīng)的基本原理12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3.1 凝結(jié)換熱介紹13-15
• 1.3.2 豎壁膜狀凝結(jié)研究15
• 1.3.3 管內(nèi)膜狀凝結(jié)研究15-16
• 1.3.4 強(qiáng)化管膜狀凝結(jié)研究16-20
• 1.4 本文研究的目的及意義20
• 1.5 本文的主要工作20
• 1.6 本章小結(jié)20-22
• 第二章 凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法22-30
• 2.1 凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)裝置22-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)簡介22
• 2.1.2 蒸汽系統(tǒng)22-24
• 2.1.3 冷卻水系統(tǒng)24-26
• 2.1.4 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)26-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理30-41
• 3.1 基本方程式30
• 3.2 漏液管開啟數(shù)與凝液出口溫度關(guān)系30-31
• 3.3 漏液管開啟數(shù)與冷卻水出口溫度關(guān)系31
• 3.4 漏液管開啟數(shù)與換熱量關(guān)系31-32
• 3.5 漏液管開啟數(shù)與冷熱流體對數(shù)平均溫差關(guān)系32-33
• 3.6 漏液管開啟數(shù)與傳熱系數(shù)關(guān)系33-34
• 3.7 漏液管開啟數(shù)與漏液量關(guān)系34-35
• 3.8 漏液管開啟數(shù)與殼側(cè)對流傳熱系數(shù)關(guān)系35-38
• 3.9 漏液管開啟數(shù)與凝結(jié)傳熱系數(shù)關(guān)系38-40
• 3.10本章小結(jié)40-41
• 第四章 管殼式換熱器凝結(jié)換熱的數(shù)值模擬41-62
• 4.1 數(shù)值模擬介紹41
• 4.2 FLUENT軟件介紹41-42
• 4.3 網(wǎng)格劃分42-43
• 4.4 計(jì)算求解43
• 4.5 湍流模型43-45
• 4.6 多相流模型45-46
• 4.6.1 概述45
• 4.6.2 FLUENT軟件的多相流模型45-46
• 4.7 數(shù)值模擬46-61
• 4.7.1 幾何模型建立46-47
• 4.7.2 網(wǎng)格劃分47-48
• 4.7.3 模擬結(jié)果分析48-61
• 4.8 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況及參與科研說明69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳亞平,周強(qiáng)泰,徐禮華;豎壁膜狀凝結(jié)過程的相似解[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2001年02期

2 朱冬生;沈家龍;唐廣棟;蔣翔;歐陽惕;;水分布對蒸發(fā)式冷凝器傳熱傳質(zhì)的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2007年01期

3 馮國紅;曹艷芝;郝紅;;管殼式換熱器的研究進(jìn)展[J];化工技術(shù)與開發(fā);2009年06期

4 彭寶宏;楊歷;楊小靜;;表面張力對膜狀凝結(jié)換影響研究[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年05期

5 范銘,高鷹,葛海燕;豎壁膜狀凝結(jié)理論分析[J];化工學(xué)報(bào);2000年02期

6 馬學(xué)虎;宋天一;蘭忠;周興東;楊錦宗;;固液界面能差效應(yīng)與冷凝傳熱強(qiáng)化研究進(jìn)展[J];化工學(xué)報(bào);2006年08期

7 崔永章;田茂誠;;內(nèi)置折邊扭帶管內(nèi)高濕氣體對流凝結(jié)換熱與流動(dòng)特性[J];化工學(xué)報(bào);2010年12期

8 張俊霞;王立;李運(yùn)剛;黃建;;界面剪切力對蒸汽垂直下流膜狀凝結(jié)傳熱的影響分析[J];化工學(xué)報(bào);2011年10期

9 劉偉;鞠美庭;邵超峰;于敬磊;;中國能源消耗趨勢與節(jié)能減排對策[J];環(huán)境保護(hù);2008年17期

10 路慧霞;馬曉建;趙凌;;脈動(dòng)流動(dòng)強(qiáng)化傳熱的研究進(jìn)展[J];節(jié)能技術(shù);2008年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 安剛;李俊明;王補(bǔ)宣;;圓管內(nèi)膜狀凝結(jié)的流型演化分析[A];中國制冷學(xué)會(huì)2005年制冷空調(diào)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

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本文編號：860443