收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热交换器管内外流动换热的实验与数值模拟研究

张利  
【摘要】:节能减排已经成为我国乃至于全世界各国经济和国民发展中的一个重要环节,而高效实用的强化传热技术正是节能的重要手段,广泛应用于石油、化工、能源、冶金、材料等工程领域,另外在航天航空、电子器件冷却以及核能的安全利用等领域也有广泛的应用。因此,发展新型强化传热技术,开发高效换热器可以带来巨大的经济和社会效益。 本文首先对椭圆管椭圆翅片间的流动与传热规律进行了三维数值研究,分析了不同翅片间距、迎面风速对表面换热系数和流动阻力的影响;与具有相同结构参数(相同的基管当量直径和翅片厚度、表面积)的圆管圆翅片进行比较表明,在相同条件下,两者的表面换热系数相差不大,但椭圆管椭圆翅片间流动阻力却有明显的减小。场协同分析表明,翅片迎风侧的换热要优于背风侧;通过适当增加迎风侧翅片面积,减少背风侧翅片面积,可以在强化换热的同时,减少流动阻力。 针对管内强化传热措施,从传统的强化传热方式中存在的缺点从发,根据刘伟教授提出的核心流强化传热原理,通过在管内核心流区域添加不同结构扭带的实验进行了验证,为以后的新型强化传热技术的发展提供了理论基础。通过将管内有限空间强化传热机理与大空间强化传热机理的比较,提出了管内流动核心区域添加内插物的强化传热方式,在提高了对流换热系数的同时,避免了流动阻力的显著增加,从而使强化管的综合换热性能得到提升。以水为工质,通过在管内添加不同宽度的扭带分别进行流动与换热的实验研究,并将结果与光管进行比较。 从对实验结果的分析中可知,在保证实验中所用的三根扭带的定义扭转比Y相同的情况下,三种不同宽度扭带( d 1 = 6mm、d 2 = 10mm、d 3 = 14mm)的换热性能随着扭带宽度的减小而逐渐降低,并且扭带越窄换热性能降低的越快,与此同时,流动阻力也随之降低。从综合性能评价系数PEC值可以看出,扭带2要优于扭带1和扭带3,并且数值模拟的结果显示,当扭带的宽度约等于管子内径一半的时候,其综合性能最优。由此证明了,核心流强化传热原理的正确性。 通过实验验证之后,完全可以以核心流强化传热原理为基础,结合数值模拟和实验手段,对现有的换热器换热性能的好坏解释,同时可以指导对原有强化换热方式的优化,更能以该原理为基础发展新型强化传热技术,设计新型换热器,具有广阔的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 唐志伟;闫桂兰;高丽丽;;管内插入扭带的强化传热数值模拟[J];工程热物理学报;2008年07期
2 王厚华;方赵嵩;;空气外掠圆孔翅片管的流动与换热数值模拟[J];同济大学学报(自然科学版);2009年07期
3 唐志伟;于文俊;李翔;;管内插人扭带的强化传热数值模拟[J];北京工业大学学报;2009年05期
4 范永钊;关昌峰;阎华;杨卫民;;管内换热元件基于数值模拟与实验对比的研究[J];节能;2011年03期
5 张华,周强泰;管内扭带传热与流动阻力的实验研究[J];物理测试;2005年05期
6 马孝聪,喻强,王昌贵;强化传热在热(沸)水器上的应用[J];重庆建筑大学学报;1997年05期
7 马晓茜,陈烈强;低 Re 数下的强化传热及其方法评价[J];热能动力工程;1998年02期
8 尹余升;“插入件强化传热”在热水炉中的应用[J];工业锅炉;1998年01期
9 纪律;李斌;;带短肋翅片管的强化传热机理研究[J];节能;2010年11期
10 马军,邓颂九,王世平;翅片管与空气-水蒸汽混合气间传热规律研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);1992年04期
11 钱北中;李强;刘树风;;内展翅片换热器应用在压缩空气系统中的节能效益分析[J];应用能源技术;2011年02期
12 钱北中;李强;刘树风;;内展翅片换热器在压缩空气系统中的应用分析[J];节能;2011年02期
13 周强泰;锅炉强化传热节能技术[J];华中电力;1993年04期
14 赵静野,刘建伟,祁惠峰;套管换热器旋流强化传热性能研究[J];北京建筑工程学院学报;2003年01期
15 顾平道;梁小强;汤国芳;邱燃;;纵向翅片扁管的传热性能分析[J];建筑热能通风空调;2011年04期
16 ;国外换热器新进展[J];石油化工设备;1999年02期
17 鲍伟;马虎根;万义群;张春霞;;空冷式冷凝器设计软件的开发研究[J];制冷与空调;2010年06期
18 杨来顺;周国兵;;涡流发生器强化直接空冷单排管换热的数值模拟[J];现代电力;2011年02期
19 李向明;叶国兴;谭盈科;邓颂九;;螺旋槽管内的流态显示及传热和流阻的研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);1981年02期
20 神家锐,顾维藻,张玉明;穿孔翅片的强化传热和流动阻力研究[J];工程热物理学报;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;;换热器强化传热技术——转子内插件的实验[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
2 杨斯博;丁玉梅;阎华;韩崇刚;关昌峰;杨卫民;;内置螺旋阶梯转子换热管强化传热及阻力特性实验研究[A];全国第四届换热器学术会议论文集[C];2011年
3 毋震;姬长发;李磊;;插入扰流元件换热器强化传热的实验研究[A];第二届中国西部绿色低碳节能减排及可再生能源技术研讨会论文集[C];2010年
4 王学磊;于莹;王厚华;;大直径圆孔翅片管结霜过程动态特性的实验研究[A];第十四届西南地区暖通空调热能动力学术年会论文集[C];2011年
5 孙奉仲;黄新元;史月涛;王乃华;;镍基渗层螺旋翅片管的强化传热试验研究阻力特性以及接触热阻[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
6 罗志明;吴学红;苟秋平;崔帅;吕彦力;;小管径三角翼翅片管换热的传热与流动的数值模拟[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
7 徐红艳;李忠;沈同俊;谢荣建;;弯曲热管传热性能的试验研究[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
8 刘宏波;林志勇;杨阳;张扬;彭晓峰;;基于短管效应的管内汽水换热器[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
9 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
10 王国清;张利军;杜志国;;扭曲片管强化传热技术应用[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林志敏;扭带及涡产生器在管内诱导的二次流强度及其强化传热特性研究[D];兰州交通大学;2011年
2 韩崇刚;大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究[D];北京化工大学;2012年
3 赵蔚琳;高温热管翅性能及其强化传热过程的研究[D];南京工业大学;2004年
4 何兆红;矩形管束换热器的传热与流阻研究[D];华南理工大学;2010年
5 黄志锋;在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究[D];华中科技大学;2010年
6 王晓峰;不可压缩黏性流动与强化传热问题的高精度紧致差分方法[D];武汉大学;2011年
7 唐新宜;矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究[D];华南理工大学;2012年
8 崔永章;内置折边扭带管内混合气体对流凝结换热与阻力性能研究[D];山东大学;2011年
9 杨胜;螺旋形变管强化传热与流阻特性研究[D];华东理工大学;2012年
10 李强;纳米流体强化传热机理研究[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苟峰;管内插入扭带强化传热的试验研究[D];中国原子能科学研究院;2002年
2 徐晓萍;三相流闭式重力热管的强化传热研究[D];天津大学;2010年
3 张利;热交换器管内外流动换热的实验与数值模拟研究[D];华中科技大学;2009年
4 鲁宁;双侧强化传热改造670t/h锅炉低温再热器可行性研究[D];重庆大学;2004年
5 吴智慧;电磁抗垢装置的研制及抗垢机理的实验研究[D];北京工业大学;2005年
6 王丽芝;螺旋槽管强化传热研究与应用[D];山东大学;2005年
7 彭玉辉;纳米热超导元件的研究[D];华中科技大学;2005年
8 贾瑞宣;螺旋槽管强化传热研究[D];华北电力大学(北京);2003年
9 王华明;微型液轮机强化传热实验研究及实验数据处理系统的开发[D];广西大学;2005年
10 张来;电站直接空冷系统异型管的流动与换热特性[D];华北电力大学(北京);2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 岳振廷;外翅片强化传热铜管生产线在金龙投建[N];中国有色金属报;2003年
2 谢培红;洁能芯:节能减排的又一重大突破[N];科技日报;2007年
3 岳振廷;金龙铜管集团外翅片强化传热铜管项目通过验收[N];中国有色金属报;2004年
4 记者 王亚丽;高效强化传热新技术开发成功[N];中国化工报;2007年
5 胡必俊 实习记者 张言;钢质翅片管对流散热器[N];中国房地产报;2004年
6 特约记者 张勤业 孙志;氯化钙装置防垢技术获重大突破[N];中国化工报;2007年
7 于月光通讯员 张勤业;山东海化氯化钙装置防垢节能技术获突破[N];中国工业报;2007年
8 记者 黄苗荣;热交换器用铜及铜合金无缝高翅片管研制成功[N];中国有色金属报;2005年
9 石磊;山东海化氯化钙装置传热除垢技术达国际先进水平[N];医药经济报;2007年
10 本报记者 王亚丽;高效换热器:把化工节能落到实处[N];中国化工报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978