平直翅片管傳熱與阻力特性的數(shù)值研究論文

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1、平直翅片管傳熱與阻力特性的數(shù)值研究畢業(yè)論文目錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1課題背景及研究意義11.2翅片管強化傳熱的數(shù)值解法41.3平直翅片管換熱器的研究進展及成果71.4本文的主要研究內(nèi)容11第二章平直翅片管換熱流動模型建立與分析122.1平直翅片管換熱與流動特性物理過程的描述122.2平直翅片管換熱器物理模型的建立122.3平直翅片管數(shù)學(xué)模型描述與簡化假設(shè)14第三章基于Fluent平直翅片管數(shù)值模擬及CFD簡介183.1常用數(shù)值計算方法簡介183.2CFD概述203.3FLUENT軟件概述及GAMBIT簡介223.4平直翅片管基于FLUENT數(shù)值模擬24第四章平直翅片

2、管數(shù)值計算結(jié)果及數(shù)據(jù)分析274.1迭代殘差圖274.2雷諾數(shù)對平直翅片管換熱與壓降特性的影響274.3翅片間距對平直翅片管換熱與壓降特性的影響324.4管排數(shù)對平直翅片管換熱與壓降特性的影響334.5管排橫向間距對平直翅片管換熱與壓降特性的影響354.6管排縱向間距對平直翅片管換熱與壓降特性的影響384.7管排方式對平直翅片管換熱與壓降特性的影響4057結(jié)論43參考文獻44外文原文47中文翻譯5357第一章緒論1.1課題背景及研究意義1.1.1強化傳熱技術(shù)概述強化傳熱是上世紀六十年代開始蓬勃興起的一種改善傳熱性能的先進技術(shù)。它的任務(wù)是促進和適應(yīng)高熱流，以達到用最經(jīng)濟的設(shè)備來傳輸特定的熱量

3、，用最有效的冷卻來保護高溫部件的安全運行，以及用最高效率來實現(xiàn)能源的有效利用。正因為如此傳熱強化在工業(yè)生產(chǎn)中有著十分廣泛的應(yīng)用，無論在動力、冶金、石油、化工、材料制冷等工程領(lǐng)域，還是航空航天、電子、核能等高技術(shù)領(lǐng)域，都不可避免的涉及熱量的傳遞及其強化問題。而換熱器作為一種傳熱設(shè)備成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備[1]。據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中，換熱器投資占30%～40%；在制冷機組中，蒸發(fā)器和凝結(jié)器的重量占機組總重量的30%～40%，動力消耗占總值的20%～30%；在熱電廠中，如果將鍋爐也視作換熱設(shè)備，則換熱器的投資約占整個電廠總投資的70%左右[2]。因此，換熱設(shè)備的合理設(shè)計、運轉(zhuǎn)和改

4、進對于整個企業(yè)投資、金屬耗量、空間以及動力消耗有著重要影響。近十幾年來，世界面臨著能源短缺的局面，為緩和能源緊張的狀況，世界各國競相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個重要課題。采用先進技術(shù)，節(jié)能降耗，倡導(dǎo)低碳生活和綠色的生存模式，提高能源有效利用率勢在必行，正是出于這種目的，許多學(xué)者對強化換熱技術(shù)進行了大量的研究，提高換熱器的換熱效率來節(jié)約能源。換熱設(shè)備的合理設(shè)計、運轉(zhuǎn)和改進對節(jié)省資金、能源和金屬是十分重要的，因而強化換熱對國民經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。強化傳熱是實現(xiàn)換熱器高效、緊湊換熱的主要途徑，其基本元件的開發(fā)研究一直備受關(guān)注，各種行業(yè)對強化傳熱的具體要求各

5、不相同，但歸納起來，強化傳熱技術(shù)總可以達到下列目的[2]：(1)減少初設(shè)計的傳熱面積和重量；(2)提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力；57(3)使換熱器在較低的溫差下工作；(4)減少換熱器的阻力，以減少換熱器運行時的動力消耗；(5)提高換熱器的換熱器能力，同時使得增加的阻力不至于太大。其中，方法(5)是一種嶄新的強化換熱的方法，由于很多傳統(tǒng)強化換熱的方法會明顯帶來流動阻力的大幅增加，而很多時候阻力增加的代價是大于換熱增加帶來的效益的，出現(xiàn)這種情況就會得不償失了。方法(5)追求的目的是能夠在換熱系數(shù)和流動阻力這兩者之間做一個較好的權(quán)衡，起到減阻強化傳熱的效果[3]。不同的強化傳熱技術(shù)可滿足不同的要求

6、，如減少初次傳熱面積以減小換熱器的體積和重量，或提高換熱器的換熱能力，或增大換熱溫差，或減少換熱器的動力消耗。這幾個目的不可能同時滿足，因為它們是相互制約的，在選擇某一種強化技術(shù)前，必須先根據(jù)其具體任務(wù)，對設(shè)備體積、重量、投資及操作費用進行綜合平衡[4]。現(xiàn)在，對傳統(tǒng)換熱器設(shè)備強化換熱研究主要集中在三大方向上[1]：一是開發(fā)新的換熱器品種，如板式、螺旋板式、振動盤管式、板翅式等等，這些換熱器設(shè)計思想都是盡可能地提高換熱效率；二是對傳統(tǒng)的管殼式換熱器采取強化措施。具體說來，就是用各種異型管取代原來的光管，現(xiàn)在較常用的有螺旋橫紋（螺紋管）、橫槽紋管、波紋管、內(nèi)翅管及管內(nèi)插入強化物質(zhì)；三是換熱

7、設(shè)備的強化與用能系統(tǒng)的優(yōu)化組合，就是說按照能量的品味逐級利用，使用能的流程處于最合理的搭配，降低能耗實現(xiàn)全系統(tǒng)的節(jié)能。無論是在壁面增加粗糙表面還是利用插入物來強化傳熱技術(shù)，雖然傳熱效果有了很大的改進，但這些方法有許多缺點，例如換熱管的加工制作工藝過于復(fù)雜，增加金屬消耗量從而增加換熱器重量，又易于造成管子堵塞，換熱能力增強的同時，阻力也相對增大許多，從而造成運行成本的提高等。因此，它們在強化效果、加工造價、流道通暢、使用壽命、流動阻力