轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱與在線自清潔裝置擾流場及溫度場分析

【摘要】： 換熱器是回收余熱或廢熱、提高熱能利用率的主要設(shè)備,其中管殼式換熱器在石油、化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)應(yīng)用非常普遍。多數(shù)換熱器流速低、容易長垢,沉積的污垢不僅增加熱阻、直接影響傳熱效率,而且引起流道變窄、流動(dòng)阻力加大、動(dòng)力消耗增加,甚至使設(shè)備局部過熱,引起爆管等事故,影響設(shè)備安全運(yùn)行。針對管殼式換熱器存在問題,若要提高其換熱效率、降低能耗,清除換熱器內(nèi)的污垢和減少污垢沉積、強(qiáng)化管內(nèi)流體對流換熱是非常重要的。 換熱器強(qiáng)化傳熱及清潔技術(shù)一直是研究熱點(diǎn)。轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱裝置,可以實(shí)現(xiàn)換熱管內(nèi)在線自動(dòng)清洗和強(qiáng)化傳熱。本研究借助數(shù)值模擬方法研究其強(qiáng)化傳熱機(jī)理、流體流動(dòng)特性及傳熱特性,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 本研究通過建立轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱裝置管程三維流動(dòng)換熱模型,和采用RNGk-ε湍流模型,對換熱管內(nèi)的流場、溫度場以及換熱過程進(jìn)行模擬,得到管內(nèi)流體的流動(dòng)特性和傳熱特性。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好,表明裝入強(qiáng)化傳熱裝置的換熱管換熱效率較光管有很大提高,但同時(shí)阻力降增加。模擬結(jié)果還表明,換熱管內(nèi)的流場整體是較復(fù)雜的三維螺旋形流場,且靠近管壁處流體有明顯的切向速度,湍流度也因此增大,增強(qiáng)了換熱。還初步研究了轉(zhuǎn)子導(dǎo)程和換熱管內(nèi)徑兩個(gè)參數(shù)對換熱效率的影響,得出同樣內(nèi)徑的換熱管放置導(dǎo)程較小的轉(zhuǎn)子會帶來更優(yōu)換熱效率的結(jié)論。 【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱裝置 RNGk-ε模型 強(qiáng)化傳熱
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 課題來源、名稱15
• 1.2 研究背景15-16
• 1.3 強(qiáng)化傳熱與清潔技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 幾種常見內(nèi)插件和強(qiáng)化管現(xiàn)有的研究方法與成果16-21
• 1.4 CFD方法介紹及在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用21-25
• 1.4.1 CFD方法及常見CFD軟件21-23
• 1.4.2 CFD方法的應(yīng)用23-25
• 1.5 本文研究內(nèi)容25-26
• 第二章 轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱裝置參數(shù)化模型的建立26-39
• 2.1 轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱與在線自清潔裝置的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)26-29
• 2.1.1 特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)26-27
• 2.1.2 強(qiáng)化傳熱及自清潔原理27-28
• 2.1.3 工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置29-31
• 2.3 建立轉(zhuǎn)子組合式強(qiáng)化傳熱與在線自清潔裝置模型31-39
• 2.3.1 實(shí)體模型31-32
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分32
• 2.3.3 傳熱模型的確定及方程32-33
• 2.3.4 湍流模型的確定33-36
• 2.3.5 湍流模型方程36-38
• 2.3.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比及分析39-51
• 3.1 邊界條件39
• 3.2 求解設(shè)置39-40
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比及分析40-49
• 3.3.1 第一組數(shù)據(jù)模擬結(jié)果分析40-45
• 3.3.2 整體分析模擬結(jié)果45-49
• 3.4 本章結(jié)論49-51
• 第四章 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的轉(zhuǎn)子與換熱管帶來的換熱效果51-61
• 4.1 管內(nèi)部流場與溫度場分析51-56
• 4.1.1 計(jì)算設(shè)置51
• 4.1.2 邊界條件設(shè)置51-52
• 4.1.3 計(jì)算結(jié)果及分析52-56
• 4.2 幾種結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的換熱套管換熱效果比較56-60
• 4.3 本章結(jié)論60-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 5.1 結(jié)論61
• 5.2 繼續(xù)研究內(nèi)容61-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 致謝65-66
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 作者和導(dǎo)師簡介67-68
• 碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書68-69

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