插入擾流元件換熱器換熱特性數(shù)值模擬.研究

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1、婁料技太學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及其取得研究成果。盡我所知，除了文中加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得西安科技大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。I‘學(xué)位論文作者簽名汐礱廁墑坦期：伽7．口s．心．學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明書(shū)本人完全了解學(xué)校有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，郎：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于西安科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印

2、件和電子版。本人允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)本人保證，畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的文章一律注明作者單位為西安科技大學(xué)。保密論文待解密后適用本聲明。學(xué)位做作者簽名矗風(fēng)L指刪幣繇溯形鲇叩年廠月肜日1緒論1．1本課題的研究背景及實(shí)際意義隨著工農(nóng)業(yè)的日益發(fā)展和人們生活的不斷提高，人類(lèi)對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大，而與此同時(shí)，人類(lèi)正面臨著全球能源日益枯竭的威脅和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的問(wèn)題，能源緊張已成為世界性重大問(wèn)題之一，開(kāi)發(fā)新能源和節(jié)約能量消耗已引起世界各國(guó)的普遍關(guān)注【11

3、。特別是從二十世紀(jì)70年代初發(fā)生能源危機(jī)以來(lái)，世界各國(guó)都紛紛尋找新的能源及節(jié)約能源的途徑，設(shè)計(jì)和制造各類(lèi)高性能的換熱設(shè)備是經(jīng)濟(jì)地開(kāi)發(fā)和利用能源最重要的手段，而且換熱設(shè)備是開(kāi)發(fā)利用和節(jié)約能源最有效的設(shè)備，在傳熱和余熱的回收中，它被廣泛地應(yīng)用于工程的許多領(lǐng)域，因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視。例如，制冷、低溫、化工、航空、自然能源利用、自動(dòng)車(chē)、空調(diào)等。它不僅是保證工程設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、保證整個(gè)系統(tǒng)性能良好不可缺少的部件，而且其制造和運(yùn)行費(fèi)用在整個(gè)工程中占有重要份額。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熱電廠中，如果將鍋爐也作為換熱設(shè)備，則換熱器的投資約占整個(gè)電廠總投資的70％左右，在一般

4、的石油化工企業(yè)中，換熱器的投資要占全部投資的40％'-'50％，在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中約占30％"-'40％，在制冷空調(diào)系統(tǒng)的四大部件中有兩件是換熱器【2】。因此，提高換熱設(shè)備的效率是至關(guān)重要的，研究出效率高、重量輕、體積小、價(jià)格低的換熱器對(duì)于節(jié)約資金、節(jié)省能源有著十分重要的意義。正是基于這種背景，換熱器的研究一直是一些工程領(lǐng)域特別是制冷空調(diào)領(lǐng)域中一個(gè)非?；钴S的研究方向。為了節(jié)能降耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域?qū)Q熱技術(shù)的發(fā)展和換熱器性能的要求也就更高。這些年來(lái)，開(kāi)發(fā)適用于不同工業(yè)過(guò)程要求的高效換熱設(shè)備及研究其換熱機(jī)理已成為人們關(guān)心的課題。在研究投入大、人力資源配備充足

5、的情況下，一批具有代表性的高效換熱器和強(qiáng)化傳熱元件誕生。隨著研究的深入，工業(yè)應(yīng)用取得了另人矚目的成就，得到了大量的回報(bào)，如板翅式換熱器、大型板殼式換熱器和強(qiáng)化沸騰的表面多孔管、T形翅片管、強(qiáng)化冷凝的螺紋管、鋸齒管等都得到了國(guó)際傳熱學(xué)專(zhuān)家的首肯，社會(huì)效益非常顯著，大大緩解了能源的緊張狀況。1．2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1．2．1管式換熱器的類(lèi)型及其傳熱機(jī)理管式換熱器是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備，它具有較高的可靠性和簡(jiǎn)單易用性。特別是在較高參數(shù)的工況下，管式換熱器更顯示了其獨(dú)特的長(zhǎng)處。目前提高該類(lèi)換熱器性能所做的研究主要是強(qiáng)化換熱、適應(yīng)高參數(shù)和各類(lèi)有腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕材料以及為大型西安科技大

6、學(xué)碩士學(xué)位論文化的發(fā)展所做的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。其中強(qiáng)化換熱成為各國(guó)提高這類(lèi)換熱設(shè)備性能的主要研究方向，提高對(duì)苛刻生產(chǎn)工藝條件和腐蝕介質(zhì)下適應(yīng)性材料的開(kāi)發(fā)以及向著高溫、高壓、大型化方向發(fā)展所做的改進(jìn)【3J。到目前為止，世晃范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多種不同的管式換熱器，在這些管式換熱器中，根據(jù)換熱管形狀和強(qiáng)化傳熱機(jī)理的不同，可分為表面粗糙管、翅片管、內(nèi)插件管、表面多孔管等類(lèi)型。螺紋管、橫紋管、螺旋槽管和波紋管是目前應(yīng)用較為廣泛的幾類(lèi)表面粗糙管。螺紋管又稱(chēng)低肋管，主要是靠管外肋化擴(kuò)展，一般用于管內(nèi)給熱系數(shù)比管外給熱系數(shù)大l倍以上的場(chǎng)合。對(duì)于管外有相變流體的傳熱，由于表面張力作用，也有較好的強(qiáng)化作用

7、。下面對(duì)這幾種管式換熱器逐一進(jìn)行討論【4J：(1)橫紋槽管是一種雙面強(qiáng)化管。管內(nèi)表面形成環(huán)形凸肋，外表面是相應(yīng)的環(huán)形凹槽。流體流過(guò)這些凸肋和凹槽時(shí)沿整個(gè)截面產(chǎn)生軸向渦流群，造成邊界層的分離而減薄其厚度，從而強(qiáng)化傳熱。(2)螺旋槽管外表面形成連續(xù)的螺旋形凹槽，內(nèi)表面形成螺紋狀的凸起，凹槽和凸起與管軸線呈一定的螺旋角，有單程和多程螺旋等類(lèi)型。流體流經(jīng)時(shí)由于螺旋槽對(duì)近壁處流動(dòng)的限制作用，使管內(nèi)流體做整體螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生局部二次流，加之螺旋槽所導(dǎo)致阻力產(chǎn)生的逆向壓力梯度，造成邊界層的分離而強(qiáng)化傳熱。(3)波紋管是在