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《大连理工大学》 2010年
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壁面结构对降膜蒸发器内流动和传热性能的影响

王安琪  
【摘要】: 第二类吸收式热泵具有无环境公害,热源广泛等优点,被公认为绿色环保装置。在工业应用中,其将低温废热中的部分热量加以回收利用,以减少对能源的消耗和浪费。本文针对第二类吸收式热泵系统中使用的降膜式蒸发器进行了实验研究,建立了垂直管外降膜蒸发的实验平台,并对其进行实验研究和数值模拟。 通过实验测得在不同喷淋密度、不同热通量下的总传热系数和管外降膜蒸发传热系数。实验结果表明:当管内流量不变时,随着喷淋密度在一定范围内的增加,管外传热系数和总传热系数均有一定幅度的增大;当喷淋密度不变时,随着管内导热油流量的增加,管外传热系数和总传热系数均有增大;且波纹管的总传热性能明显优于直管,传热系数升高达20%-30%,主要是由于波节管的波节在增大管传热面积的同时又增强了管内、管外流体的湍动强度,强化了传热。 同时,在与实验参数相同的条件下,利用CFD数值模拟方法,对流体在直管和波节管的流动形式及传热特性进行了分析。通过模拟揭示了波节管的波节结构对流体介质周期性的扰动,在波节后部形成了漩涡,增强了管内流体的湍动强度,强化了传热;同时对波节管内流体的速度场和温度梯度场进行对比,并结合场协同理论解释了波节管强化传热的原因。 最后,本文针对自行设计的小尺度波纹管进行了模拟分析。基于VOF算法,建立了竖直波纹强化管管外气-液两相流流动的模型,通过模拟不同壁面微观结构的波纹管,分析了液膜在波纹管壁面上的流体动力学特性,并针对液膜近壁面流动的微观流场,研究其在降膜吸收过程中可能的强化机理。计算结果表明:波纹角度是产生漩涡的直接原因,而波长则是减薄边界层并抑制其发展的直接原因;由对瞬态传热系数的模拟得出波长0.5mm,角度90°的波纹管传热效果最好。通过分析液膜在波纹管壁面上的流体动力学特性,为强化、优化管壁微观结构提供新方法。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK124

【引证文献】
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【参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【相似文献】
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