本文關(guān)鍵詞：600kW冷卻器傳熱效率研究

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【摘要】：我國單位GDP能耗相比其他發(fā)達(dá)國家高達(dá)三倍之多,節(jié)能減排對于調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式至關(guān)重要。作為能源行業(yè)節(jié)能減排最重要設(shè)備之一的換熱器是一種在不同溫度的流體間實現(xiàn)熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備,是使流體溫度滿足工廠生產(chǎn)要求的一種設(shè)備,同時它也是一種降低能源消耗的關(guān)鍵設(shè)備。隨著能源行業(yè)對換熱器的冷卻容量要求越來越大,如何提升單位體積換熱器的冷卻容量,即提升換熱效率成為企業(yè)面臨的一大問題,對換熱效率的研究有助于企業(yè)生產(chǎn)出高效、緊湊的換熱器以滿足實際的換熱需求。本文所研究的F型和P型換熱器用于HVDC特高壓直流輸變電工程中變壓器油的冷卻,它包括風(fēng)機(jī)、換熱管和翅片三大部分,其中風(fēng)機(jī)的直徑增大、轉(zhuǎn)速提高都會直接提升換熱量,但同時會帶來噪聲問題。為了在不增加電機(jī)轉(zhuǎn)速和油泵功率的情況下達(dá)到600kW以上的換熱量要求,就需要提高冷卻器的換熱量,必須對換熱效率的提升進(jìn)行研究。從熱阻的組成比例來看,空氣和翅片間的熱阻占冷卻器所有熱阻約70%左右,這就使得翅片傳熱效率的提升變得非常重要。本文基于邊界層理論、湍流模型等流體力學(xué)理論基礎(chǔ),在Gambit軟件中對本單位開發(fā)的不同表面形式六款翅片的截面形狀建立二維模型;并運用仿真軟件Fluent對這些翅片進(jìn)行了數(shù)值模擬與仿真對比研究,得到迎面風(fēng)速、風(fēng)壓降和換熱系數(shù)之間的變化規(guī)律;采用j/f~(1/2)、j/f兩種綜合評價準(zhǔn)則對六種翅片的綜合傳熱性能進(jìn)行評價;以分段性能研究方法對不同翅片的局部流動換熱特性進(jìn)行分析,得到不同翅片壓降、換熱性能產(chǎn)生差異的原因。數(shù)值模擬分析得到結(jié)論為:開窗片和橋片的壓力降最高、換熱系數(shù)最大,平片的換熱系數(shù)最低而壓降最小,金字塔形麻點片的綜合性能最優(yōu)。最后,利用實驗系統(tǒng)驗證了波紋片和麻點片的阻力特性及換熱系數(shù)變化規(guī)律,并對采用麻點片的P型冷卻器進(jìn)行了600kW的冷卻容量型式試驗。P型冷卻器采用綜合評價系數(shù)最高的金字塔形麻點翅片,在風(fēng)機(jī)噪聲、泵功與原來采用平直翅片的F型冷卻器維持一致的情況下,冷卻容量相比于后者約提高了15%左右,從而為600kW冷卻器提供了解決方案。
【關(guān)鍵詞】：傳熱系數(shù) 阻力特性 強(qiáng)化傳熱 冷卻器
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 選題背景及意義11-12
• 1.2 強(qiáng)化傳熱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 F型冷卻器工作原理及其問題16-27
• 2.1 F型冷卻器結(jié)構(gòu)及工藝16-21
• 2.1.1 冷卻器結(jié)構(gòu)簡介16-17
• 2.1.2 脹管及脹接工藝17-21
• 2.2 F型冷卻器工作原理及應(yīng)用場合21-24
• 2.2.1 冷卻器工作原理21-22
• 2.2.2 冷卻器應(yīng)用場合22-24
• 2.3 F型冷卻器存在的問題24-25
• 2.3.1 F型冷卻器問題描述24-25
• 2.3.2 原因分析及改進(jìn)方案25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 翅片建模27-40
• 3.1 傳熱基本理論概述27-35
• 3.1.1 傳熱類型27-29
• 3.1.2 對流傳熱強(qiáng)化方法29-31
• 3.1.3 湍流模型簡介31-34
• 3.1.4 邊界層理論34-35
• 3.2 翅片建模35-39
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型35-36
• 3.2.2 翅片物理模型的建立36-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第四章 翅片的強(qiáng)化傳熱仿真及其選型40-67
• 4.1 數(shù)值計算軟件簡介40-43
• 4.2 翅片模型前處理43-51
• 4.2.1 Fluent流體計算模型設(shè)置43-45
• 4.2.2 邊界條件45-46
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分46-51
• 4.3 假設(shè)條件51
• 4.4 翅片傳熱仿真結(jié)果與分析51-66
• 4.4.1 迎面風(fēng)速對壓降的影響52-54
• 4.4.2 迎面風(fēng)速對換熱系數(shù)的影響54-57
• 4.4.3 翅片換熱性能的綜合評價57-62
• 4.4.4 翅片的分段性能研究62-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 實驗驗證67-74
• 5.1 實驗方法簡介67-70
• 5.2 芯體對比實驗結(jié)果70-71
• 5.3 冷卻器冷卻容量測定結(jié)果71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 謝辭79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：912080