本文關(guān)鍵詞：截面形狀及渦發(fā)生器對螺旋通道流體流動與傳熱特性的影響

  更多相關(guān)文章： 湍流 螺旋通道 截面形狀 渦發(fā)生器 強化傳熱

【摘要】：反應(yīng)釜是化工生產(chǎn)中較為典型的工業(yè)設(shè)備,物料在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)時,常常伴隨著放熱或吸熱的情況,為了保證最佳的工藝條件,需要控制釜內(nèi)溫度在一定的范圍內(nèi)波動。這就要求反應(yīng)釜配備傳熱設(shè)備,一般在容器外部或內(nèi)部設(shè)置傳熱元件,常用的傳熱元件為夾套和內(nèi)盤管。由于整體夾套存在流動死區(qū),傳熱效果較差,常常難以滿足反應(yīng)釜溫度控制的要求,而螺旋半圓管夾套、角鋼夾套、帶螺旋導(dǎo)流板的夾套、螺旋盤管等因流體在通道內(nèi)做螺旋運動,流動死區(qū)較小,并且由于離心力的作用,流體在螺旋通道內(nèi)產(chǎn)生二次流動,二次流減薄了邊界層的厚度,強化了傳熱。首先,為了探究最優(yōu)的螺旋夾套結(jié)構(gòu)形式,本文數(shù)值研究了流體在6種不同截面形狀的螺旋通道內(nèi)的湍流流動特性,結(jié)果表明,截面形狀影響流體的流動特性,在截面積相等的條件下,圓形截面螺旋通道的壓力損失較小,而三角形螺旋通道的壓力損失較大；矩形截面螺旋通道內(nèi)發(fā)現(xiàn)了四渦結(jié)構(gòu),其余皆為二渦結(jié)構(gòu)；渦量分析表明,三角形截面螺旋通道渦量值較大,而正方形截面螺旋通道渦量值較小。其次,在截面積和加熱面積相等的條件下,研究了半圓形、矩形、三角形3種截面形狀的螺旋通道的傳熱特性,結(jié)果表明,半圓形螺旋通道的傳熱效果較好,綜合性能也較好,場協(xié)同分析表明,半圓形截面螺旋通道內(nèi)流體的速度場和溫度場配合較好,協(xié)同程度較高,有利于傳熱；熵理論分析表明,半圓形截面螺旋通道的不可逆損失較小。然后,本文研究了渦發(fā)生器對半圓形螺旋通道流動與傳熱的影響,考察了球凸的大小及布置方式對流動與換熱的影響,并且比較了半圓形、圓柱形、圓錐形3種渦發(fā)生器的強化傳熱作用,但其綜合性能評價因子PEC值均小于1,表明湍流狀態(tài)下,流動阻力的增加值大于傳熱系數(shù)的增加值。因此,湍流狀態(tài)下,不宜采用這3種渦發(fā)生器提高半圓形螺旋通道的綜合傳熱性能。
【關(guān)鍵詞】：湍流 螺旋通道 截面形狀 渦發(fā)生器 強化傳熱
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ052
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.2 夾套內(nèi)流體流動與傳熱研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 螺旋通道內(nèi)流體流動與傳熱研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 縱向渦發(fā)生器18-19
• 1.5 場協(xié)同與熵增理論19-21
• 1.5.1 場協(xié)同19-20
• 1.5.2 熵增20-21
• 1.6 研究課題簡介21-23
• 1.6.1 課題來源21-22
• 1.6.2 本文所做的工作22-23
• 第二章 數(shù)值研究理論基礎(chǔ)23-30
• 2.1 流體控制方程23-26
• 2.1.1 連續(xù)性方程23-24
• 2.1.2 動量方程24-25
• 2.1.3 能量方程25-26
• 2.2 初始條件及邊界條件26
• 2.2.1 初始條件26
• 2.2.2 邊界條件26
• 2.3 傳熱控制方程26-27
• 2.4 耦合控制方程27
• 2.5 湍流模型27-29
• 2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型27-28
• 2.5.2 RNG k-ε模型28
• 2.5.3 Realizabl k-ε模型28-29
• 2.5.4 SST k-ω雙方程模型29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 不同截面形狀螺旋通道湍流流動特性30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 物理模型30-31
• 3.3 參數(shù)定義31-32
• 3.4 數(shù)值方法32-34
• 3.4.1 網(wǎng)格劃分32-33
• 3.4.2 湍流模型的選擇33-34
• 3.4.3 模型求解34
• 3.5 實驗方法34-37
• 3.5.1 實驗裝置34-35
• 3.5.2 實驗步驟35-36
• 3.5.3 實驗注意事項36
• 3.5.4 實驗數(shù)據(jù)處理36-37
• 3.6 數(shù)值方法與實驗方法分析37-39
• 3.6.1 數(shù)值結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的對比37-38
• 3.6.2 可靠性驗證38-39
• 3.7 結(jié)果與分析39-48
• 3.7.1 螺旋通道壓降分析39
• 3.7.2 歐拉數(shù)分析39-40
• 3.7.3 阻力系數(shù)分析40-41
• 3.7.4 速度場41-43
• 3.7.5 流線圖43-44
• 3.7.6 渦量分析44-45
• 3.7.7 速度場與壓力場協(xié)同分析45-47
• 3.7.8 湍動能分析47-48
• 3.8 本章小結(jié)48-49
• 第四章 不同截面形狀螺旋通道傳熱特性49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分49-50
• 4.3 數(shù)值方法50
• 4.4 數(shù)據(jù)處理50-52
• 4.5 模擬結(jié)果有效性驗證52-53
• 4.6 結(jié)果與分析53-67
• 4.6.1 傳熱特性分析53-56
• 4.6.2 綜合性能評價56-59
• 4.6.3 溫度均勻性59-61
• 4.6.4 場協(xié)同分析61-63
• 4.6.5 熵分析63-67
• 4.7 本章小結(jié)67-68
• 第五章 渦發(fā)生器對半圓形螺旋通道流動與傳熱的影響68-78
• 5.1 引言68
• 5.2 球凸大小對流動換熱的影響68-72
• 5.3 球凸布置方式對流動換熱的影響72-74
• 5.4 不同類型渦發(fā)生器的性能對比74-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-87
• 致謝87-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文88

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王琪;金屬螺旋管的拉制[J];機械工人.冷加工;1998年08期

2 蔣秀珍;最新塑料螺旋管生產(chǎn)線[J];現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用;1999年06期

3 顧紅芳,孫丹,章燕謀,陳聽寬;V型縱槽對水平螺旋管外冷凝傳熱的強化[J];化學(xué)工程;2000年05期

4 朱成實,龔斌,崔興龍,王文江,吳敬東,金文;厚壁螺旋管強度試驗研究[J];沈陽化工學(xué)院學(xué)報;2002年02期

5 趙立新;華正榮;關(guān)鳳珠;蔣明虎;李楓;張勇;;螺旋管分離器流場分布及影響規(guī)律分析[J];化工機械;2010年05期

6 肖峰;王秋雷;葉玲麗;;中空消音螺旋管擠出模設(shè)計[J];模具工業(yè);2011年07期

7 李朝陽;馬貴陽;徐柳;;螺旋管內(nèi)流場數(shù)值模擬[J];遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報;2011年03期

8 馮凱;鐘建華;唐治立;;多頭螺旋管換熱過程的三維數(shù)值模擬[J];有色金屬科學(xué)與工程;2012年03期

9 哈桑;;特殊結(jié)構(gòu)螺旋管風(fēng)口的設(shè)計[J];重型機械;1980年01期

10 王秀麗,朱彥鵬,王振武,汪玉蘭;大型塑料螺旋管的研究、開發(fā)與應(yīng)用[J];甘肅科技;1998年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 周維;張國鴻;閻小康;;離心式螺旋管構(gòu)件熱交換器流體力學(xué)分析報告[A];中國制冷學(xué)會2005年制冷空調(diào)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

2 鄭之初;吳應(yīng)湘;李清平;郭軍;張軍;唐馳;龔道童;;復(fù)合式分離器研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

3 王克亮;崔海清;吳輔兵;鄭曉松;;螺旋管道內(nèi)冪律流體流動壓力梯度的計算[A];第七屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十九屆全國水動力學(xué)研討會文集（上冊）[C];2005年

4 ;帶螺旋管的各點等溫SDC311/5015量熱儀[A];湖北省電機工程學(xué)會電廠化學(xué)專委會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

5 周永;鄭之初;張軍;郭軍;唐馳;;帶孔螺旋管的油水分離實驗研究[A];第十八屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2004年

6 張軍;郭軍;唐馳;龔道童;鄭之初;;螺旋管和T型管的模擬試驗[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

7 鄭之初;張軍;郭軍;唐馳;王立洋;;復(fù)合式分離器的研究總結(jié)與展望[A];第二十屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2007年

8 楊戰(zhàn)利;張善保;楊永波;唐麒龍;趙德民;;新型大電流空冷MAG焊槍研制[A];第十四屆中國（北方）鋼管與管道技術(shù)交流會會議論文集[C];2011年

9 張軍;鄭之初;郭軍;唐馳;王立洋;;油氣水砂多相分離的新方法[A];第二十一屆全國水動力學(xué)研討會暨第八屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學(xué)研討會文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鄭萬冬;海水源熱泵用雙螺旋管海水換熱器傳熱特性的研究[D];天津大學(xué);2015年

2 邵莉;R134a在臥式螺旋管內(nèi)的兩相流動與傳熱特性研究[D];山東大學(xué);2009年

3 王克亮;冪律流體在螺旋管道內(nèi)的流動[D];大慶石油學(xué)院;2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋尚銳;R407c臥式螺旋管內(nèi)的兩相流動與傳熱特性的研究[D];山東大學(xué);2015年

2 周維;模板法制備Ti納米螺旋管及溫度的影響[D];大連理工大學(xué);2015年

3 吳楊楊;超臨界CO_2在水平螺旋管內(nèi)冷卻換熱和阻力特性研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 王斌;多頭螺旋管成型技術(shù)研究[D];燕山大學(xué);2016年

5 劉小林;等壁厚J55鋼螺旋管成形工藝及裝置研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 何榮偉;截面形狀及渦發(fā)生器對螺旋通道流體流動與傳熱特性的影響[D];廣西大學(xué);2016年

7 鄭西斌;預(yù)應(yīng)力混凝土樁基螺旋管換熱實驗研究[D];南京師范大學(xué);2016年

8 馮修燕;管內(nèi)波流螺旋自動清洗技術(shù)及傳熱性能研究[D];湘潭大學(xué);2016年

9 徐洪濤;螺旋管道內(nèi)的流動阻力和傳熱性能研究[D];華東理工大學(xué);2011年

10 王志國;螺旋管氣液兩相流數(shù)值模擬[D];中國石油大學(xué);2007年

，

本文編號：591078