立式自然循環(huán)蒸發(fā)器強化傳熱與自清潔實驗研究

【摘要】： 能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證,而能源的稀缺是當(dāng)今世界面臨的一個重大難題,提高能源利用率在當(dāng)前情況下意義重大。而在當(dāng)前我國的化工行業(yè)中,單位GDP高能耗的現(xiàn)象一直得不到有效改善,能源的利用率一直不高,所以降低工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的能源消耗,提高其有效利用率對于我國化工行業(yè)尤為重要。 蒸發(fā)器是工業(yè)中應(yīng)用廣泛的換熱器的一種,因其換熱過程中伴隨有相變而得名。而傳統(tǒng)換熱器具有換熱效率低下、易結(jié)垢等問題,所以提高其換熱效率是提高工業(yè)生產(chǎn)效率、降低工業(yè)生產(chǎn)高能耗現(xiàn)象的關(guān)鍵問題之一。 本文首先針對于一種應(yīng)用于管殼式換熱器的新型強化傳熱與自清潔裝置進(jìn)行了闡述,并從理論上探究其強傳傳熱與自清潔本質(zhì),在此基礎(chǔ)上開展了一系列實驗研究,首先運用可視化實驗考察了該強化傳熱與自清潔裝置阻礙污垢生成的效果,通過對比發(fā)現(xiàn)其自清潔效果顯著。其次通過強化傳熱與阻力特性實驗研究,針對于幾種不同幾何尺寸的該強化傳熱與自清潔裝置分析了強化傳熱與阻力特性,并通過與光管以及不同幾何尺寸之間的實驗結(jié)果對比考察其特性,結(jié)果顯示該裝置強化傳熱顯著。通過實驗結(jié)果對比找出了在實驗工況下幾種尺寸中相對最優(yōu)的尺寸,并依托理論基礎(chǔ)分析了其強化傳熱效果隨著尺寸變化的趨勢。之后以工業(yè)中應(yīng)用的蒸發(fā)器工況為實驗條件,設(shè)計了一套可用于實驗研究的立式自然循環(huán)蒸發(fā)器強化傳熱與阻力特性實驗研究平臺。為了探究該強化傳熱與自清潔裝置對流場擾動的情況,運用CFD軟件對其在水平圓管中運行情況進(jìn)行了數(shù)值模擬,計算了其速度分布情況,同時以一組實驗值為基礎(chǔ),修改了邊界條件,模擬了其在蒸發(fā)器中擾動流體的一個具有代表性的特例。 【關(guān)鍵詞】：強化傳熱 自清潔 蒸發(fā)器 阻力特性 數(shù)值模擬
【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】：2010
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 強化換熱理論12-13
• 1.3 管程強化傳熱技術(shù)13-20
• 1.3.1 強化管14-16
• 1.3.2 內(nèi)插件16-20
• 1.4 本課題意義與研究內(nèi)容20-22
• 第二章 "潔能芯"單元組合式強化傳熱技術(shù)22-26
• 2.1 "潔能芯"單元組合式強化換熱裝置簡介22-24
• 2.2 "潔能芯"單元組合式強化換熱技術(shù)原理24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 "潔能芯"單元組合式強化傳熱裝置實驗研究26-44
• 3.1 污垢對比實驗26-27
• 3.2 傳熱與阻力特性實驗27-43
• 3.2.1 實驗平臺28-31
• 3.2.2 實驗方法31-32
• 3.2.3 驗證試驗32-35
• 3.2.4 實驗結(jié)果與分析35-42
• 3.2.5 傳熱與阻力特性實驗結(jié)論42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 蒸發(fā)器實驗裝置44-50
• 4.1 工藝流程設(shè)計44-45
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計45-49
• 4.2.1 循環(huán)動力計算46-47
• 4.2.2 設(shè)計計算及強度校核47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 "潔能芯"單元組合式強化換熱裝置擾流場分析50-60
• 5.1 CFD軟件簡介50-51
• 5.2 "潔能芯"單元組合式強化換熱裝置模型51-55
• 5.2.1 實體模型51
• 5.2.2 網(wǎng)格的劃分51-52
• 5.2.3 湍流模型52-55
• 5.3 計算結(jié)果與分析55-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 繼續(xù)研究的內(nèi)容61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 作者和導(dǎo)師簡介70

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