隨著能源的日益緊缺,以提高能源利用效率為目的的高效節(jié)能換熱器已成為國內(nèi)外研究的熱點。對流換熱強化技術(shù)中的被動強化技術(shù)因無需外部提供動力,因此被廣泛應(yīng)用于換熱設(shè)備中。本文在凸胞凹坑板式換熱器的基礎(chǔ)上,提出在圓形光滑管表面上交錯均勻沖壓出一定深度的凸胞形成凸胞換熱管,以提高換熱效率。首先,本文在以實驗數(shù)據(jù)驗證計算模型正確的基礎(chǔ)上分析了凸胞管的強化換熱機理,隨后研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及排列方式對凸胞管內(nèi)部換熱及流阻性能的影響并對其進(jìn)行了優(yōu)化,最后對凸胞管與螺旋槽管、橫紋槽管的性能進(jìn)行了對比。主要研究結(jié)果如下:（1）以錯排凸胞管為例建立物理和數(shù)學(xué)模型,將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的實驗數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式進(jìn)行對比,驗證計算模型的正確性;將凸胞管與光滑管進(jìn)行對比,從速度場、湍動能及場協(xié)同理論分析凸胞管的強化傳熱機理。結(jié)果表明:相較于光滑管,凸胞管的換熱性能提高了 14.93～25.87%,流動阻力平均增加了 1 8.17%;由傳熱機理分析可知,流體經(jīng)過凸胞時可產(chǎn)生垂直于主流方向的二次流,減小了速度場與溫度場的場協(xié)同角,提高了熱傳遞效率。（2）從單因素、多因素分別研究了凸胞結(jié)構(gòu)參數(shù)、流動參數(shù)對換熱及流阻性能的變化規(guī)律,并... 

【文章來源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－５扭曲管示意圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｗｉｓｔｅｄ?ｔｕｂｅ??扭曲管可以用于大部分常見的管殼式換熱器，節(jié)省２６．５％？５１％的傳熱面積，產(chǎn)生??

速度嘗??溫度嘗湍動能及場協(xié)同理論等方面分析凸胞管的強化換熱機理。??２．１物理模型??本文研宄的凸胞換熱管是以凹凸板式換熱器為基礎(chǔ)上提出來的，在圓形光滑管的表??面上交錯均勻沖壓出一定深度的凸胞而得到的。通過Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ三維建模軟件建立的幾??何模型，換熱管的總長度為５２０ｍｍ，直徑為２０ｍｍ，取實際工程中換熱管的８個周期作??為研究對象，為了維持管內(nèi)的湍流狀態(tài)，在進(jìn)出口分別接了?８０ｍｍ的光滑管，主要參數(shù)??為凸胞半徑ｒ、凸胞深度／；及凸胞節(jié)距；７，結(jié)構(gòu)示意圖及模型圖如圖２－丨所示??，???—￣???ｉ?ｉｉ?ｎ?ｎ?ｎ?�。�?：?ｎ?ｐ?ｎ?ｎ?ｒ?ｒ?ｉ?；?ｉ?？?丨?＿??Ｐ?＼??ｉ??圖２－丨凸胞換熱管的幾何模型??Ｆｉｇ．２－１?Ｇｅｏｍｅｔｉｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａ?ｒｏｗ?ｏｆ?ａｌｉｇｎｅｄ?ｃｏｎｖｅｘ?ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｔｕｂｅｓ??２．２數(shù)學(xué)模型??２．２．１湍流模型??自然界中流體主要有層流和湍流兩種流動狀態(tài)，可以通過雷諾數(shù)來判斷。層流??指流體各質(zhì)點沿平行于主流的方向運動，不存在垂直于主流方向的運動，流動過程中的??１５??

?陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文???處的流動過程比較復(fù)雜，為了更精確地分析凸胞管對換熱及流阻的影響，特對凸胞處的??網(wǎng)格進(jìn)行加密，結(jié)果如圖２－３所示。??１３０?１〇．２５??－＊?／??１，５?－????－０．２０??？１００??８５?－?－?〇．１５??７０?－??０．４?０．８?１．２?１．６＇１０??Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｓｉｚｅ（ｍｍ）??圖２－２不同網(wǎng)格尺寸對努賽爾數(shù)■、阻力系數(shù)／的影響??Ｆｉｇ．２－２?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｇｒｉｄ?ｓｉｚｅｓ?ｏｎ?Ｎｕｓｓｅｒ?ｎｕｍｂｅｒ?Ｎｕ?ａｎｄ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ／??０．０＾?１５；＾?３０－０Ｃ０?（ｍｍ）??７ＪＳ００?２２５００??圖２－３凸胞處網(wǎng)格劃分示意圖??Ｆｉｇ．２－３?Ｍｅｓｈ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ａｔ?ｃｏｎｖｅｘ?ｃｅｌｌｓ??２．４計算方法驗證??本文主要采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行分析研究，為了驗證數(shù)值模擬方法及設(shè)置的正確??性，本節(jié)在雷諾數(shù)／＾＝丨３丨３６？５２５４４的范圍內(nèi)，采用章節(jié)２．２．４中介紹的數(shù)學(xué)模型與邊??界條件，對文獻(xiàn)ｍ中提供的光滑管（結(jié)構(gòu)參數(shù)０１５．８８ｘ０．８，長度為５２０ｍｍ）進(jìn)行模擬，??將模擬結(jié)果得到的努賽爾數(shù)Ａ＾、阻力系數(shù)／與文獻(xiàn)中的實驗結(jié)果、經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式（Ｇｍ’ｅｌｉｎｓｋｉｖ??經(jīng)驗公式、布拉休斯公式）進(jìn)行對比，驗證結(jié)果如圖２－４所示。??Ｇｎｉｅｌｉｎｓｋｉｖ?公式Ｉ５２］：??ｖ?（／／８）（辦－１０００）Ｐｒ?ｒｉ?，』＂、奶?＾??＾?＝?１?＋?１２．７＾（＾－７）［１?＋?（＾?私?（８）??式中：??Ｉ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]波紋管內(nèi)部流體流動性能的分析[J]. 王戰(zhàn)輝,馬向榮,高勇,李瑞瑞.  化工科技. 2019(04)
[2]用于海鮮醬殺菌的折流板波紋管換熱器傳熱與流動性研究[J]. 胡衛(wèi)朋,梁才航,莫家國,李小良,譚啟勇.  熱科學(xué)與技術(shù). 2019(02)
[3]橫紋槽管管內(nèi)流動與強化傳熱三維數(shù)值模擬[J]. 陳邦強,李慶生.  化學(xué)工程與裝備. 2018(11)
[4]雙向扭曲管傳熱與流阻特性及其多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 王定標(biāo),王光輝,彭旭,向颯.  熱科學(xué)與技術(shù). 2018(05)
[5]波紋管流阻特性實驗研究與數(shù)值模擬[J]. 崔永龍,趙術(shù)偉,范榮超,徐雷,蔣彥龍.  機械研究與應(yīng)用. 2018(03)
[6]螺旋槽管內(nèi)氣液兩相流型的數(shù)值模擬[J]. 潘瑜琰,李維.  建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2018(06)
[7]實驗設(shè)計及kriging響應(yīng)面在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 徐興偉,胡曉兵,武韶敏,趙清祥.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2017(01)
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[9]橫紋槽管內(nèi)插斷續(xù)扭帶復(fù)合強化傳熱的實驗研究[J]. 雷詩毅,郭亞軍,桂淼,畢勤成.  熱能動力工程. 2016(09)
[10]螺旋內(nèi)肋扭曲管換熱與流阻性能研究[J]. 王定標(biāo),谷帆江,向颯,鄧靜,鄭夢欣,董楨,張喜迎.  壓力容器. 2016(02)

碩士論文
[1]Y型內(nèi)肋換熱管的強化換熱特性研究[D]. 賈夢川.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]螺旋內(nèi)肋扭曲管換熱器性能分析及多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 谷帆江.鄭州大學(xué) 2016
[3]內(nèi)螺紋扭曲管換熱器強化傳熱與流阻性能研究及其工程應(yīng)用[D]. 張立振.華東理工大學(xué) 2013
[4]凹坑凸胞板式換熱器性能的數(shù)值研究[D]. 梁珍祥.鄭州大學(xué) 2012



本文編號：3624002