本文關(guān)鍵詞：伴隨有凝結(jié)發(fā)生的橢圓管外對(duì)流換熱特性的數(shù)值研究　出處：《太原理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：含有不凝性氣體的凝結(jié)傳熱問(wèn)題廣泛存在于各種換熱設(shè)備中,如采暖通風(fēng)與空調(diào)換熱設(shè)備(HVAC)、非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)(PCCS)、特別是冷凝式燃?xì)忮仩t尾部煙氣冷凝式換熱器。不凝性氣體的存在對(duì)蒸汽凝結(jié)有很大影響,與純蒸汽凝結(jié)相比,其過(guò)程更為復(fù)雜。鑒于實(shí)際中含不凝氣體的凝結(jié)現(xiàn)象較普遍,而目前關(guān)于橢圓管外該現(xiàn)象的研究較少,本文利用商用軟件ANSYS Fluent 15.0對(duì)含不凝氣體的水蒸汽掠過(guò)橢圓管外的凝結(jié)換熱特性進(jìn)行研究。首先對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,并編寫相關(guān)凝結(jié)自定義函數(shù)(UDF)程序,進(jìn)行算法驗(yàn)證;然后對(duì)蒸汽與不凝氣體組成混合氣體流經(jīng)單管外的凝結(jié)換熱情況進(jìn)行研究;隨后,對(duì)該混合氣體流經(jīng)管束的凝結(jié)換熱以及阻力情況進(jìn)行研究,重點(diǎn)考察管束不同的排列方式、橢圓管長(zhǎng)短軸比(a/b)、進(jìn)口水蒸汽濃度(Yv)以及進(jìn)口流速(v)對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)、流動(dòng)阻力以及綜合換熱因子的影響,并詳細(xì)討論沿流程局部凝結(jié)換熱系數(shù)的變化情況。對(duì)氣體橫掠單管的研究發(fā)現(xiàn),與圓管相比,橢圓管外凝結(jié)換熱系數(shù)有所降低,但下降幅度隨橢圓管長(zhǎng)短軸比增大而減小;當(dāng)來(lái)流速度或蒸汽質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大時(shí),橢圓管外的平均凝結(jié)換熱系數(shù)隨之增大;當(dāng)水蒸汽質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí),橢圓管外復(fù)合換熱系數(shù)(凝結(jié)與對(duì)流換熱系數(shù)之和)隨橢圓管長(zhǎng)短軸比的增大有明顯下降;反之,下降趨勢(shì)不明顯。對(duì)不同排列方式的多排管束研究發(fā)現(xiàn):1)順排布置時(shí),第一排的管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)最大。而叉排布置時(shí),最大值在第二排產(chǎn)生;2)不管管束采取何種布置方式,其管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)隨流動(dòng)方向總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。對(duì)于順排布置:當(dāng)管排數(shù)n≤3時(shí),下降迅速;當(dāng)管排數(shù)n3時(shí),下降趨勢(shì)較緩慢。叉排布置時(shí),對(duì)于前4排,其管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)最小值為第3排,當(dāng)n4時(shí),為下降趨勢(shì),且比順排下降更顯著。3)管束布置方式不同,最后一排管管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)變化情況截然不同。順排布置時(shí),最后一排管管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)出現(xiàn)一定程度躍升,即高于前一排管。叉排布置時(shí),最后一排管管外平均凝結(jié)換熱系數(shù)出現(xiàn)明顯驟降。4)對(duì)于順排和叉排,隨著長(zhǎng)短軸比a/b增大,凝結(jié)率以及復(fù)合換熱系數(shù)均減小,但減小程度越來(lái)越小。與順排相比,叉排下降更明顯。此外,其阻力特性也呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)。5)進(jìn)口流速以及水蒸汽濃度增大均會(huì)引起凝結(jié)率以及換熱系數(shù)增大,叉排凝結(jié)率與換熱強(qiáng)度比順排的高,在本研究范圍內(nèi),凝結(jié)率平均提高7.80%,換熱系數(shù)平均提高24.06%,而流動(dòng)阻力平均增加了83.52%。6)從綜合換熱因子和場(chǎng)協(xié)同理論兩個(gè)角度來(lái)考慮,隨著a/b的增大,綜合性能因子減小,同時(shí)場(chǎng)協(xié)同角增大,均說(shuō)明同周長(zhǎng)的橢圓管性能均低于圓管。因此,從潛熱回收、提高換熱強(qiáng)度來(lái)選擇,選叉排合適;而從減小阻力以及綜合換熱與阻力角度來(lái)考慮,優(yōu)先選擇順排管。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124

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3 朱s，

本文編號(hào)：1315141