本文選題：PIV + 折流板開孔��； 參考：《武漢工程大學》2015年碩士論文

【摘要】：管殼式換熱器在現(xiàn)在換熱設備中占據主要地位,其中單弓形折流板換熱器以其結構簡單,制造維護方便,傳熱效果好等優(yōu)點被廣泛采用。但是這種結構容易在折流板背根部產生死區(qū),不利于殼程流體換熱,且流體反復沖刷管束,容易產生列管振動,破壞換熱管。對折流板開孔能夠在一定程度上解決這類問題,但是有關單弓形折流板開孔對殼程的流動特性及換熱特性的影響研究相對較少。本文主要利用實驗與數值模擬兩種方法來研究折流板開孔對換熱器性能的影響。在實驗部分中,本文利用新型PIV粒子測速技術做了大量的實驗研究,探究了折流板不同開孔方式對管殼式換熱器殼程流場的影響。結果表明截面上流體的速度隨y軸位置的變化而變化,區(qū)域內速度成類似二次曲線分布。本文運用了區(qū)域平均渦量來表征殼程流場的流動性能,平均渦量越大,區(qū)域速度梯度就越大,越容易產生死區(qū)。通過分析不同的開孔方案,得到了不同區(qū)域的平均渦量,及其平均渦量隨著折流板的間距的增大而增大,隨著流量的增大而減小的規(guī)律,此外還得到了在同流量,同間距下的最佳開孔方案。在數值模擬中,利用FLUENT軟件模擬了實驗模型中殼程流體特性,分析比較了速度云圖和速度截面圖,得到了與PIV實驗結果趨勢相同的截面速度分布規(guī)律,截面速度分布呈現(xiàn)類似二次曲線分布,與實驗結論一致,說明了結論的正確性。本文最后對實際工況參數下折流板開孔對換熱器的換熱影響展開了研究,利用最佳開孔方案和未開孔進行比較,研究表明折流板開孔后總換熱系數有小幅降低,壓降大幅度降低。在同壓降下,折流板開孔后的總傳熱系數較未開孔得到了提高,工業(yè)設計中可以依此來對換熱器進行折流板開孔設計,從而達到強化傳熱的目的。
[Abstract]:Shell and tube heat exchangers play an important role in the heat transfer equipment nowadays, among which the single bow baffle heat exchanger is widely used for its simple structure, convenient manufacturing and maintenance, good heat transfer effect and so on. However, this kind of structure is easy to produce dead zone at the back of baffle, which is unfavorable to the heat transfer of shell side fluid, and the fluid repeatedly scour the tube bundle, so it is easy to produce tube vibration and destroy the heat transfer tube. This kind of problem can be solved to some extent by opening the orifice of baffle plate, but the influence of single arch baffle orifice on the flow characteristics and heat transfer characteristics of shell side is relatively few. In this paper, experimental and numerical simulation are used to study the effect of baffle opening on the performance of heat exchanger. In the experiment part, a large number of experiments are done by using the new PIV particle velocity measurement technique, and the influence of different orifices of baffle plate on the flow field of shell and tube heat exchanger is investigated. The results show that the velocity of the fluid on the cross section varies with the position of the y axis, and the velocity in the region is similar to that of the conic. In this paper, the regional average vorticity is used to characterize the flowability of the shell flow field. The larger the average vorticity is, the larger the regional velocity gradient is, and the easier the dead zone is. Through the analysis of different open hole schemes, the average vorticity in different regions and its mean vorticity are obtained, which increase with the increase of baffle spacing and decrease with the increase of flow rate. In addition, the same flow rate is obtained. The best open hole scheme at the same distance. In the numerical simulation, the characteristics of the shell fluid in the experimental model are simulated by FLUENT software, the velocity cloud diagram and the velocity section diagram are analyzed and compared, and the section velocity distribution law of the same trend as the PIV experimental result is obtained. The section velocity distribution is similar to that of the conic curve, which is consistent with the experimental results, which shows the correctness of the conclusions. In the end of this paper, the effect of baffle opening on heat exchanger is studied under the actual operating conditions. The results show that the total heat transfer coefficient of baffle plate decreases slightly after opening, and the optimum open hole scheme is compared with that of non-perforated heat exchanger. The pressure drop is greatly reduced. Under the same pressure drop, the total heat transfer coefficient of the baffled plate after opening is improved compared with that of the non-perforated one, so the heat transfer can be enhanced by the design of the baffle hole in the industrial design.
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.5

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本文編號：1840286