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《天津大学》 2010年
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机械加工表面多孔管外冷凝实验研究

殷亚州  
【摘要】:我国工业化发展和人民生活水平的不断提高使得人们对能源的消耗量与日俱增,在实现合理高效利用现有能源和新能源开发中,蒸汽冷凝传热过程的强化对于节约能源、原材料和工程费用等具有重要意义。 在化工热力装置系统中,能源费用约占装置总的操作费用的60%。因此开发高效紧凑的传热设备,实现强化传热和用能的优化,对化工热力设备经济效益的提高具有决定性意义。一方面,目前蒸汽冷凝传热设备中仍有不少使用光管作为传热元件,其冷凝传热系数相当低。另一方面,冷凝侧热阻在管壳式传热器的传热热阻中占主要部分,因此强化这类设备的冷凝侧传热性能成为提高整体传热性能的关键。 目前工业应用相关的冷凝基本上都是膜状冷凝,因此提高膜状凝结的表面传热系数始终是强化冷凝传热的主攻方向。从膜状凝结的机理可知,提高膜状凝结传热效果的关键是促进液膜排泄以及尽可能的使液膜变薄。提高膜状凝结的表面传热系数的方法有很多,采用机械加工方法获得粗糙表面是目前较简单、经济可行的一种,其强化传热原理是,利用凝结液的表面张力把液膜拉向壁表面沟槽的凹部,并顺沟槽迅速排走,而在突起的脊部留下的液膜非常薄。 本文对两种使用机械加工方法获得的表面多孔管进行了实验研究,冷凝介质分别为纯水和浓度99.7%以上的分析纯酒精,工作压力为1个大气压。实验结果表明,这两种管的传热性能比同规格工业光管的传热性能有了显著的提高。在实验负荷内其冷凝传热系数分别是光管的3.8~5.6倍(BF管)和1.75-3.5倍(棱型管)。相同工况下,水的冷凝传热性能比酒精的传热性能好;不同工况下,部分冷凝工况下的冷凝传热性能比全凝工况好,这是因为蒸汽流动方向与冷凝液重力方向一致,剪切力促使冷凝液更快地脱离管壁。在整理各类管型实验结果的基础上,分析了蒸汽冷凝传热机理并对影响蒸汽冷凝强化传热的各种因素进行了讨论,根据实验结果以及对强化冷凝传热机理的研究,选择合适的关联式,整理得到冷凝传热性能与冷凝介质的有关物性以及机械加工管的主要几何参数间的函数关系式。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK124

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【参考文献】
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