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自转式转子与螺旋扭带的强化传热效果对比研究

作　者: 范永钊
导　师: 关昌峰
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 管程强化传热自转式转子螺旋扭带凝汽器 CFD模拟
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
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内容摘要

能源作为我国国民经济发展的重要命脉,其供应紧张和利用效率较低同时存在。中国能源研究会公布的一项数据显示：2009年,中国一次能源消耗量为32.5亿吨标准煤,同比增长了6%,中国原油、天然气和电力的消费量都分别增长一成以上,作为世界上煤炭、钢铁、铁矿石、氧化铝、铜、水泥消耗最大的国家,中国已成为全球第一能源消耗大国。作为一种重要的换热设备,管壳式换热器广泛应用在石油、化工、钢铁、电力等领域,换热器是实现节能降耗的关键设备,因此换热器强化传热及清洁技术的开发和推广是非常重要的。本文首先对目前世界上各种换热器管程强化传热方法进行了阐述,比较其中的优点与不足,其中大部分内插件或异型管都不具有排污除垢的能力,在此基础上,提出了转子式强化传热与自清洁装置,与具有在线自清洁与强化传热能力的螺旋扭带进行对比研究。本文从CFD数值模拟角度,分析了换热管加入内插物后,流场质点轴向速度分布及其对层流边界层的影响,并利用模拟云图综合分析了各种导程的转子与螺旋扭带的换热性能优劣,并以模拟条件为基础,利用实验验证每种换热元件的换热性能与阻力性能,找出每种换热元件的努塞尔数与雷诺数、阻力系数与雷诺数的关系,并通过工程中常用的PEC标准评价,筛选出经济性最优的换热元件从而指导工业应用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-28
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 强化传热理论研究  15-16
  1.3 换热管强化换热技术研究实例  16-20
    1.3.1 强化管  17-18
    1.3.2 管程插入物  18-19
    1.3.3 流态强化换热技术的探索  19-20
  1.4 CFD介绍及常见CFD软件  20-21
    1.4.1 CFD方法的应用  20-21
    1.4.2 CFD方法在强化传热领域的应用  21
  1.5 本论文主要内容与意义  21-22
  1.6 研究对象简介  22-25
    1.6.1 洁能芯转子  22-24
    1.6.2 螺旋扭带  24-25
  1.7 研究本课题的方法  25-28
第二章洁能芯与螺旋扭带换热性能的数值模拟  28-44
  2.1 划分网格  28-29
  2.2 湍流模型及方程  29-32
  2.3 模拟结果分析  32-42
  2.4 本章小结  42-44
第三章洁能芯与螺旋扭带换热性能的实验研究  44-58
  3.1 实验装置  44-45
  3.2 实验依据  45-47
  3.3 装置精度的验证  47-49
    3.3.1 努塞尔数与阻力特性的验证结果  47-49
  3.4 实验结果分析  49-53
    3.4.1 努塞尔数的性能对比  50-52
    3.4.2 阻力系数的性能对比  52-53
  3.5 综合性能评价  53-54
  3.6 实验结果与模拟结果的对比  54-55
  3.7 本章小结  55-58
第四章结论与展望  58-60
  4.1 结论  58-59
  4.2 继续研究内容  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
研究成果及发表的学术论文  66-68
作者和导师简介  68-70
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  70-71

自转式转子与螺旋扭带的强化传热效果对比研究

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