發(fā)布時(shí)間：2017-09-29 06:14

  本文關(guān)鍵詞：板式換熱器中Marangoni凝結(jié)傳熱特性及模型優(yōu)化研究

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【摘要】：板式換熱器(Plate heat exchanger,PHE)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用范圍越來越廣泛。在板式換熱器中,雷諾數(shù)較小的情況下,流體便可出現(xiàn)湍流形態(tài),因此其傳熱性能相對(duì)較好。具有正系統(tǒng)特性的混合蒸氣在凝結(jié)時(shí),由于凝結(jié)液表面張力差異的影響,凝結(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)Marangoni效應(yīng),形成珠狀凝結(jié)或偽珠狀凝結(jié)。本文將板式換熱器與Marangoni凝結(jié)結(jié)合起來,選取水—酒精作為工質(zhì),實(shí)驗(yàn)研究板式換熱器中Marangoni凝結(jié)的傳熱和壓降特性。自行設(shè)計(jì)搭建的凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有高氣密性并能在正、負(fù)壓下運(yùn)行。為了避免流量分配不均,板式換熱器由三塊人字波紋板片組成。冷熱介質(zhì)呈垂直逆流換熱方式。實(shí)驗(yàn)主要研究了不同酒精濃度(0%,1%,10%,50%)、不同蒸氣壓力(70kPa,80kPa,90kPa)和不同蒸氣流速(15m/s,25m/s)下,板式換熱器的平均傳熱系數(shù)和蒸氣側(cè)壓降隨冷卻水進(jìn)口溫度變化的特性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù),對(duì)傳熱和壓降模型也進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著冷卻水進(jìn)口溫度升高,平均傳熱系數(shù)減小,壓降變大。酒精濃度1%時(shí)平均換熱系數(shù)增大,濃度10%時(shí)與純水蒸汽相近,50%時(shí)明顯低于其他濃度。壓力90kPa、濃度1%時(shí)平均傳熱系數(shù)增加約6%左右。壓降隨著酒精濃度增加而明顯變大,在高濃度50%時(shí)總壓降增大約1倍左右。蒸氣壓力對(duì)平均換熱系數(shù)和壓降影響較大。90kPa平均換熱系數(shù)最大,80kPa次之,70kPa最小;而壓降趨勢(shì)相反。對(duì)15m/s和25m/s兩個(gè)流速相差較大,盡管平均換熱系數(shù)有明顯上下趨勢(shì),但數(shù)值卻比較接近。流速對(duì)平均換熱系數(shù)影響較小,但卻對(duì)壓降影響較大。25m/s比15m/s的總壓降幾乎增大一倍左右。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過引入反應(yīng)液膜中顯熱和潛熱比例的Jockob準(zhǔn)則數(shù),對(duì)混合工質(zhì)凝結(jié)表面的傳熱模型進(jìn)行了研究,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值對(duì)比誤差在-35%~35%之間。壓降方面,采用Lockhart-Martinelli模型計(jì)算摩擦壓降。由于摩擦壓降占總壓降比重較大,因此本文對(duì)計(jì)算得到的摩擦壓降通過常數(shù)修正得到總壓降,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值對(duì)比誤差在-20%~20%之間。通過對(duì)板式換熱器中Marangoni凝結(jié)換熱特性及模型優(yōu)化研究,為混合工質(zhì)在板式換熱器中應(yīng)用奠定了一定實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論,對(duì)板式換熱器的設(shè)計(jì)與工況選擇具有重要參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：板式換熱器 傳熱系數(shù) 壓降 水-酒混合蒸氣
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 板式換熱器與混合工質(zhì)凝結(jié)的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 板式換熱器的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.2 Marangoni凝結(jié)13-15
• 1.3 本文研究的研究目標(biāo)與內(nèi)容15-17
• 第2章 混合工質(zhì)凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)17-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)17-23
• 2.1.1 板式換熱器的選擇17
• 2.1.2 凝結(jié)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)17-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法與步驟23-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)流程23-25
• 2.3 板式換熱器中凝結(jié)特性的計(jì)算25-30
• 2.3.1 蒸氣流速計(jì)算25-26
• 2.3.2 混合蒸氣濃度計(jì)算26-27
• 2.3.3 混合蒸氣物性參數(shù)計(jì)算27-29
• 2.3.4 傳熱計(jì)算：29-30
• 2.3.5 壓降計(jì)算30
• 2.4 實(shí)驗(yàn)重復(fù)性及不確定度分析30-32
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)重復(fù)性分析30-31
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定度分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 平均換熱系數(shù)與壓降的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果與分析33-44
• 3.1 不同濃度下凝結(jié)換熱與壓降特性33-36
• 3.1.1 酒精濃度對(duì)平均換熱系數(shù)的影響33-34
• 3.1.2 酒精濃度對(duì)熱側(cè)壓降的影響34-36
• 3.2 不同壓力條件下凝結(jié)換熱與壓降特性36-38
• 3.2.1 蒸氣壓力對(duì)換熱系數(shù)的影響36-37
• 3.2.2 蒸氣壓力對(duì)壓降的影響37-38
• 3.3 不同流速下凝結(jié)換熱與壓降特性38-41
• 3.3.1 蒸氣流速對(duì)換熱系數(shù)的影響38-40
• 3.3.2 蒸氣流速對(duì)壓降的影響40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-44
• 第4章 板式換熱器熱側(cè)傳熱與壓降模型研究44-51
• 4.1 板式換熱器凝結(jié)表面?zhèn)鳠崮Ｐ蛢?yōu)化44-47
• 4.2 板式換熱器凝結(jié)壓降模型計(jì)算分析47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第5章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 附錄 部分物性參數(shù)MATLAB程序57-71
• 碩士期間發(fā)表論文71-72
• 致謝72-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 靖宇;馬學(xué)虎;蘭忠;王虎虎;韓旭;;板式冷凝器傳熱性能的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2009年S1期

2 欒志堅(jiān);張冠敏;張俊龍;潘繼紅;;波紋幾何參數(shù)對(duì)人字形板式換熱器內(nèi)流動(dòng)形態(tài)的影響機(jī)理[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年02期

3 趙鎮(zhèn)南;板式換熱器人字波紋傾角對(duì)傳熱及阻力性能影響[J];石油化工設(shè)備;2001年S1期

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本文編號(hào)：940427