本文關(guān)鍵詞：兩類典型換熱管換熱性能的數(shù)值模擬與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 正弦波紋管 折流板開(kāi)孔 數(shù)值模擬 傳熱優(yōu)化

【摘要】：換熱器廣泛應(yīng)用在制冷、化工、石油、動(dòng)力等行業(yè)中,它是這些行業(yè)中的通用設(shè)備,并在這些工業(yè)中占有特別重要的地位,尤其是在化學(xué)加工和石油煉制中。管殼式換熱器是目前應(yīng)用最廣泛,也是最重要的一種。所以研究管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱是非常有必要的。本文分別就管程換熱器與殼程殼程的強(qiáng)化傳熱做了數(shù)值模擬研究。管程強(qiáng)化傳熱以正弦波紋管作為研究對(duì)象,采用簡(jiǎn)化的二維波紋管模型研究了波幅、波距以及雷諾數(shù)對(duì)正弦波紋管強(qiáng)化換熱的影響。通過(guò)對(duì)比八種波型的正弦波紋管結(jié)果表明,波紋管波幅對(duì)波紋管換熱影響顯著,而波距對(duì)波紋管換熱影響不顯著,并用場(chǎng)協(xié)同原理分析其原因。進(jìn)一步探討波幅與波距的比值ξ對(duì)正弦波紋管強(qiáng)化換熱的影響,結(jié)果顯示ξ=0.25～0.30之間的波紋管管型換熱量較大。同時(shí)計(jì)算了不同雷諾數(shù)下波紋管的綜合換熱性能PEC。結(jié)果表明,雷諾數(shù)較小時(shí)波紋管的綜合換熱性能PEC較小,甚至小于1,而在較高雷諾數(shù)下模擬的結(jié)果中最大的PEC能達(dá)到1.3左右。通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了正弦波紋管強(qiáng)化傳熱的最優(yōu)結(jié)構(gòu)以及最佳傳熱雷諾數(shù)范圍。殼程的強(qiáng)化傳熱以傳統(tǒng)弓形折流板作為研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)值模擬研究及傳熱優(yōu)化。在折流板上適當(dāng)開(kāi)孔是一個(gè)能提高換熱器綜合換熱性能的有效方法。文章通過(guò)對(duì)七種開(kāi)孔方案的對(duì)比研究,分析了開(kāi)孔前后的傳熱特征以及壓降特征。研究表明,折流板的開(kāi)孔面積和開(kāi)孔位置是影響其換熱的兩個(gè)重要因素。最后通過(guò)綜合換熱性能評(píng)價(jià)因子EEC研究發(fā)現(xiàn),在所研究的開(kāi)孔面積范圍內(nèi),開(kāi)孔面積越大,EEC越好；在相同開(kāi)孔面積的方案中,在折流板壓強(qiáng)較大的區(qū)域開(kāi)孔,EEC越大。不同雷諾數(shù)下,EEC的優(yōu)化趨勢(shì)不同。在開(kāi)孔面積較大時(shí),低雷諾數(shù)下,EEC更大；在開(kāi)孔面積較小時(shí),高雷諾數(shù)下的EEC更大。但是對(duì)整個(gè)優(yōu)化方案的選取沒(méi)有影響。
【關(guān)鍵詞】：正弦波紋管 折流板開(kāi)孔 數(shù)值模擬 傳熱優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 管殼式換熱器數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 傳熱優(yōu)化基本理論以及換熱器的評(píng)價(jià)方案16-19
• 2.1 強(qiáng)化傳熱的基本途徑16
• 2.2 強(qiáng)化傳熱的基本理論16-17
• 2.3 換熱器換熱性能的評(píng)價(jià)17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 管式換熱器流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬基本理論和方法19-27
• 3.1 流動(dòng)傳熱控制方程19-20
• 3.2 湍流模型及數(shù)值模擬方法20-22
• 3.3 基于動(dòng)量交換的浸入邊界格子玻爾茲曼方法22-26
• 3.3.1 格子玻爾茲曼方法22-24
• 3.3.2 浸入邊界法24-25
• 3.3.3 動(dòng)量交換計(jì)算力25
• 3.3.4 改進(jìn)的基于動(dòng)量交換的浸入邊界格子玻爾茲曼方法25-26
• 3.4 本章小結(jié)26-27
• 第四章 正弦波紋管綜合換熱性能的數(shù)值模擬及優(yōu)化27-38
• 4.1 模型的建立27-29
• 4.1.1 物理模型的建立27
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分及求解設(shè)置27-29
• 4.2 模擬結(jié)果及分析29-37
• 4.2.1 MEIB-LBM數(shù)值模擬波紋管換熱29-30
• 4.2.2 波幅對(duì)波紋管換熱的影響分析30-32
• 4.2.3 波距對(duì)波紋管強(qiáng)化換熱的影響32
• 4.2.4 A/S的優(yōu)化與綜合換熱性能的分析32-37
• 4.3 結(jié)論37-38
• 第五章 弓形折流板換熱器的開(kāi)孔數(shù)值模擬及傳熱優(yōu)化38-52
• 5.1 模型建立38-40
• 5.1.1 物理模型38
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分及計(jì)算求解38-40
• 5.2 數(shù)值模擬結(jié)果與討論40-51
• 5.2.1 數(shù)據(jù)處理40
• 5.2.2 單弓型折流板換熱器的傳熱特性40-43
• 5.2.3 折流板開(kāi)孔方案43-44
• 5.2.4 折流板開(kāi)孔后的傳熱分析44-45
• 5.2.5 折流板開(kāi)孔后的壓降分析45-47
• 5.2.6 換熱器綜合換熱性能評(píng)價(jià)47-51
• 5.3 結(jié)論51-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-59
• 致謝59-60
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：896875