自支撐干式蒸發(fā)器傳熱與節(jié)能特性研究

【摘要】：換熱設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工、能源、機(jī)械、交通、冶金、動(dòng)力及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域中,尤其是在制冷行業(yè)中,換熱設(shè)備更是舉足輕重的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)制冷系統(tǒng)的性能有重要影響。自支撐干式蒸發(fā)器作為一種換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的新型換熱設(shè)備,傳熱管采用螺旋扭曲扁管以強(qiáng)化管內(nèi)傳熱,殼程不設(shè)折流板以降低殼程流阻。因此,對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器進(jìn)行深入研究對(duì)于提高制冷系統(tǒng)的性能以及節(jié)約能源有重要意義。 本文在廣泛閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,采用理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器的傳熱與流阻性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究;同時(shí),本文對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了分析,并編寫(xiě)了自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)程序。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括: (1)使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬軟件FLUENT對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器的管程與殼程的傳熱與流阻性能分別進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。建立直圓管、橢圓管以及螺旋扭曲扁管的物理模型,以對(duì)比分析自支撐干式蒸發(fā)器的管程性能;研究結(jié)果表明,與直圓管與橢圓管相比,螺旋扭曲扁管由于其周期性旋轉(zhuǎn)的特殊結(jié)構(gòu)特征,使得其管內(nèi)流體的湍流程度得以提高,管內(nèi)傳熱得以強(qiáng)化;管程流體的質(zhì)量流量q_m越大、Pr數(shù)越大、螺旋扭曲扁管的扭曲程度越大、截面壓扁程度越高,螺旋扭曲扁管管內(nèi)的傳熱系數(shù)就越大,但是同時(shí)管內(nèi)的阻力損失也會(huì)不斷增大。建立自支撐干式蒸發(fā)器和直圓管干式蒸發(fā)器的殼程物理模型,以對(duì)比分析自支撐干式蒸發(fā)器的殼程性能;研究結(jié)果表明,由于自支撐干式蒸發(fā)器殼程特殊的自支撐結(jié)構(gòu),使殼程的傳熱性能也大大提高了;殼程流體的Re數(shù)越大、Pr數(shù)越大、螺旋扭曲扁管的扭程越小、截面壓扁程度越高,自支撐干式蒸發(fā)器殼程的傳熱性能就越好,但是同樣會(huì)引起殼程壓降的升高。 (2)建立傳熱管單管實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及自支撐干式蒸發(fā)器殼程測(cè)試系統(tǒng),測(cè)試其傳熱與流阻性能。研究結(jié)果表明,螺旋扭曲扁管對(duì)于管內(nèi)流體有很好的強(qiáng)化傳熱作用,雖然管程流阻也有所增大,但其綜合性能仍然優(yōu)于直圓管,特別是在Re數(shù)較低時(shí),其優(yōu)勢(shì)非常明顯;同時(shí)研究了在不同Re數(shù)下殼程的傳熱與流阻性能。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析,分別得到了反映自支撐干式蒸發(fā)器管程與殼程的傳熱與流阻性能的準(zhǔn)則關(guān)系式。 (3)本文在實(shí)驗(yàn)得到的傳熱與流阻準(zhǔn)則關(guān)系式以及前人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合自支撐干式蒸發(fā)器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了研究,編寫(xiě)了自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)步驟,并采用Visual Basic語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)程序。 本文對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器的管程與殼程性能進(jìn)行了理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究,并開(kāi)發(fā)了自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)程序,豐富了自支撐干式蒸發(fā)器的研究方法和理論研究體系,為進(jìn)一步研究自支撐干式蒸發(fā)器或?qū)ψ灾胃墒秸舭l(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了重要參考。 【關(guān)鍵詞】：螺旋扭曲扁管 強(qiáng)化傳熱 自支撐干式蒸發(fā)器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TQ051.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 物理量名稱(chēng)及符號(hào)表9-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 課題提出的背景及意義14-15
• 1.2 管殼式換熱器的研究進(jìn)展15-22
• 1.2.1 管殼式換熱器管程強(qiáng)化傳熱研究進(jìn)展17-19
• 1.2.2 管殼式換熱器殼程強(qiáng)化傳熱研究進(jìn)展19-22
• 1.3 螺旋扭曲扁管換熱器的研究進(jìn)展22-24
• 1.3.1 螺旋扭曲扁管?chē)?guó)外研究進(jìn)展22-23
• 1.3.2 螺旋扭曲扁管換熱器國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展23-24
• 1.4 自支撐干式蒸發(fā)器24-26
• 1.4.1 干式蒸發(fā)器介紹24-26
• 1.4.2 自支撐干式蒸發(fā)器介紹26
• 1.5 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 1.5.1 課題來(lái)源26-27
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容27
• 1.5.3 創(chuàng)新之處27-28
• 1.6 本章小結(jié)28-29
• 第二章 自支撐干式蒸發(fā)器綜合性能理論分析29-36
• 2.1 前言29-31
• 2.2 自支撐干式蒸發(fā)器的綜合性能分析31-34
• 2.2.1 自支撐干式蒸發(fā)器管程的綜合性能分析31-32
• 2.2.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼程的綜合性能分析32-34
• 2.3 自支撐干式蒸發(fā)器強(qiáng)化傳熱的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 自支撐干式蒸發(fā)器數(shù)值模擬研究36-62
• 3.1 前言36
• 3.2 常用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件介紹36-38
• 3.3 數(shù)學(xué)模型的選擇38-40
• 3.4 蒸發(fā)模型的UDF 程序編寫(xiě)40
• 3.5 數(shù)值模擬正確性驗(yàn)證40-42
• 3.5.1 數(shù)值模擬方法計(jì)算40-41
• 3.5.2 經(jīng)驗(yàn)公式方法計(jì)算41-42
• 3.6 自支撐干式蒸發(fā)器管內(nèi)強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬研究42-53
• 3.6.1 物理模型的建立及網(wǎng)格劃分42-44
• 3.6.2 模擬計(jì)算結(jié)果初步分析44-46
• 3.6.3 流動(dòng)狀態(tài)及流體物性對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器管程性能的影響46-49
• 3.6.4 螺旋扭曲扁管幾何參數(shù)對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器管程性能的影響49-53
• 3.7 自支撐干式蒸發(fā)器殼程傳熱與流阻性能數(shù)值模擬研究53-61
• 3.7.1 物理模型的建立及網(wǎng)格劃分53-55
• 3.7.2 模擬計(jì)算結(jié)果初步分析55-57
• 3.7.3 流動(dòng)狀態(tài)及流體物性對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能的影響57-59
• 3.7.4 螺旋扭曲扁管幾何參數(shù)對(duì)自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能的影響59-61
• 3.8 小結(jié)61-62
• 第四章 自支撐干式蒸發(fā)器實(shí)驗(yàn)研究62-79
• 4.1 前言62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案62-64
• 4.2.1 傳熱管單管性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案62-63
• 4.2.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案63-64
• 4.3 實(shí)驗(yàn)輔助設(shè)備64-65
• 4.4 實(shí)驗(yàn)步驟65-67
• 4.4.1 傳熱管單管性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)步驟66-67
• 4.4.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)步驟67
• 4.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理67-70
• 4.6 誤差分析70-73
• 4.6.1 傳熱管單管性能測(cè)試誤差分析70-72
• 4.6.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能測(cè)試誤差分析72-73
• 4.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析73-78
• 4.7.1 傳熱管單管性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析73-76
• 4.7.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼程性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析76-78
• 4.8 準(zhǔn)則關(guān)系回歸78
• 4.9 小結(jié)78-79
• 第五章 自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)計(jì)程序開(kāi)發(fā)79-92
• 5.1 前言79-80
• 5.2 自支撐干式蒸發(fā)器殼徑與傳熱管數(shù)目之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系80-81
• 5.3 自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)流程圖81-82
• 5.4 自支撐干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)步驟82-87
• 5.5 自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)程序開(kāi)發(fā)87-89
• 5.6 自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)程序應(yīng)用實(shí)例89-91
• 5.7 本章小結(jié)91-92
• 結(jié)論與展望92-95
• 結(jié)論92-93
• 展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 附錄一 蒸發(fā)模型UDF 程序100-103
• 附錄二 自支撐干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)程序103-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果107-108
• 致謝108-109
• 附件109

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

整體型內(nèi)螺旋翅片管氟利昂12干式蒸發(fā)器傳熱強(qiáng)化研究[摘]    陸應(yīng)生;莊禮賢;阮志強(qiáng);謝裕林;劉行釗;

冷水機(jī)組干式蒸發(fā)器均勻分液的改進(jìn)措施    王效民

船用冷水機(jī)組結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)    柳蕾;

冷海水保鮮在漁業(yè)運(yùn)輸船上的應(yīng)用    孫忠偉;

基于ansys的釘頭管自支撐換熱器溫度場(chǎng)分析    劉劍楨;江楠;

100kt／a聚丙烯裝置冷凍水機(jī)組故障原因分析及對(duì)策    王廷波;

制冷系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)    萬(wàn)長(zhǎng)忠;金美玲;

換熱器各種管束支撐的結(jié)構(gòu)與傳熱性能    李安軍;邢桂菊;周麗雯;

冷凍機(jī)常見(jiàn)故障分析與處理    高顯杰;

螺旋扁管的換熱性能研究    劉敏珊;宮本希;董其伍;

高壓噴霧降膜蒸發(fā)器與干式和滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的技術(shù)比較    余建華;何輝;

雙回路緊湊型干式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)    司少娟;陳亞標(biāo);程躍;賈飛;劉訓(xùn)海;歐陽(yáng)新萍;

氨用熱交換器的新進(jìn)展    周啟瑾;

R22等HCFC制冷劑的減量延續(xù)技術(shù)    馬一太;王偉;李敏霞;張澤英;

滿(mǎn)液式冷凍干燥機(jī)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用    沈承德;程建強(qiáng);

試論新型節(jié)能型冷水機(jī)組    沈志相;曾偉城;劉永波;李強(qiáng);

制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)換熱過(guò)程的數(shù)值仿真    伍志輝;田懷璋;高原;陳林輝;梁俊杰;石毅登;

螺桿式冷水機(jī)組的技術(shù)發(fā)展    張小力;

冷凍機(jī)常見(jiàn)故障分析與處理    高顯杰;

冷凍機(jī)常見(jiàn)故障分析與處理    高顯杰;

制冷劑替代要重視R22延續(xù)技術(shù)    天津大學(xué)熱能研究所教授 馬一太

自支撐干式蒸發(fā)器傳熱與節(jié)能特性研究    劉慶亮

干式蒸發(fā)器強(qiáng)化傳熱與節(jié)能研究    吳凱東

交變曲面管中冷器傳熱性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值研究    孫赫

自支撐X射線光學(xué)元件的制作工藝及應(yīng)用    辛將

自支撐型高效扭曲管換熱器傳熱與流動(dòng)阻力性能研究及應(yīng)用    于洋

SiC薄膜光柵制作及極紫外探測(cè)器光學(xué)元件熱力學(xué)性能研究    宋曦

自支撐X射線透射光柵的制備及測(cè)試    李海亮

釘頭管自支撐式換熱器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用研究    劉嬌洋

基于工質(zhì)R134a的冷水機(jī)組換熱器結(jié)構(gòu)分析及系統(tǒng)特性研究    朱新華

小型制冷機(jī)組盤(pán)管式降膜蒸發(fā)器數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究    蔣正坤