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《探索螺旋隔板單管換熱器傳熱與流阻性能實驗研究及數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文螺旋隔板單管換熱器傳熱與流阻性能實驗研究及數(shù)值模擬姓名：徐濤申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：張正國20040601摘要捅要隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求也日益增加。從目前來看，我國人均能源資源僅為世界平均水平的一半，而能源利用效率只有35％，遠低于發(fā)達國家的52％，如何提高能源的利用效率以節(jié)約能源具有十分重要的現(xiàn)實意義。管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于石油化工、能源動力、制冷、機械、冶金、建筑等行業(yè)之中，它是一種重要的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其效率的高低，直接影響到熱能的轉(zhuǎn)換效率和利用水平。因此，改進和提高換熱器的傳熱效率是節(jié)省投資、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)能
2、力的重要途徑。螺旋隔板換熱器是近年發(fā)展起來的高效能管殼式換熱器，流體動力學(xué)和傳熱學(xué)的實驗研究表明，螺旋隔板換熱器具有如下優(yōu)點：(1)流體在殼程呈近似塞狀流動：(2)流速均勻；(3)泄漏流及旁路流少；(4)不存在流動死區(qū)，因而它能有效地將殼程壓降轉(zhuǎn)化為傳熱系數(shù)的提高。本文以水一水換熱為實驗對象，研究了螺旋隔板單管換熱器的傳熱與流阻性能。實驗傳熱管共有六根，其中一根是外徑為16．0mm的光滑管；其余五根是分別采用外徑為16．0mm的光滑管加工成具有不同翅片高(1．0mm、1．2mm和1．5mm)和翅片距(0．8mm、1．0mm和1．2mm)的花瓣管。通過修正的威爾遜分離方法分別
3、得出了6種螺旋隔板單管換熱器的管程傳熱系數(shù)，并結(jié)合總傳熱系數(shù)分別計算出了各自的殼程傳熱系數(shù)，同時還直接測量出各換熱器的殼程壓降。實驗結(jié)果表明，在相同的Re值下，螺旋隔板花瓣管單管換熱器的殼程傳熱準(zhǔn)數(shù)Nu是螺旋隔板光滑管單管換熱器的2～4倍，壓降只是它的1．4～1．8倍，證明花瓣管具有十分優(yōu)越的強化傳熱性能，其與螺旋隔板搭配構(gòu)成的換熱器具有良好的傳熱與壓降性能。在實驗范圍內(nèi)，花瓣管翅片高度的增加、翅間距的減少都有利于傳熱強化性能的提高。實驗誤差分析表明，殼程對流換熱系數(shù)口．的實驗誤差小于7．27％，殼程壓降A(chǔ)P的實驗誤差小于15．4％。本文還采用FLUENT6．0軟件對整個螺
4、旋隔板光滑管單管換熱器的流場、溫度場和壓力場進行了數(shù)值模擬，并與實驗測量和計算結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)很吻合，這驗證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。流場模擬結(jié)果顯示，流體在殼程呈螺旋狀流動，沒有死區(qū)，而且流速比較均勻，變化比較小，從而進一步驗證了許多學(xué)者經(jīng)過實驗研究分析得出的螺旋隔板換熱器具有的優(yōu)良性能。在此基礎(chǔ)上，還對螺旋隔板花瓣管單管換熱器的一段進行了數(shù)值模擬，主要是觀察花瓣管周圍的流場分布情況，發(fā)現(xiàn)流體主體流動趨勢仍是螺旋狀，但在翅片附近速度場的大小和方向變化較大，證明翅片的存在激發(fā)了流體的邊界層分離和湍動，從而強化了傳熱。關(guān)鍵詞：螺旋隔板換熱器花瓣管傳熱強化數(shù)值模擬華南理工大學(xué)碩士
5、學(xué)位論文AbstractWiththefastdevelopmentoftheeconomyofourcountry，thedemandfortheenergyincreasesdaybydaytoo．Seenfromthepresent，thepercapitaenergyresourcesofourcountryisonlyhalfoftheaveragelevelintheworld，andenergyefficiencyisonly35％，andgreatlybelow52％ofdevelopedcountry，howtoimproveutilizationeffi
6、ciencyofenergytosaveenergyhasveryimportantrealisticmeaning．Shell—and—tubeheatexchangersarewidelyusedinpetrochemicalindustry，energypower，refrigeration，machinery，metallurgy，building，etc．，andtheyareonekindofveryimportantheatenergyconversionequipments，theirheattransferratesdirectlyinfluencecon
7、versionefficiencyandutilizationlevelofheatenergy．Itisoneofimportantwaystoincreasetheheattransfercoefficientofheatexchangerforinvestmentsaving，energyconservationandraisingproductioncapacity．Helicalbafflesheatexchangerisahighefficiencyshell--and-·tubeexchangerde
