采用傳熱強(qiáng)化技術(shù)提高能源利用效率對(duì)緩解中國(guó)所面臨的日趨嚴(yán)峻的能源、環(huán)境和氣候形勢(shì)具有重要意義。應(yīng)用傳熱強(qiáng)化技術(shù)使換熱設(shè)備傳熱性能得到提高的同時(shí)往往會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)功耗增加,過(guò)多的流動(dòng)消耗反過(guò)來(lái)會(huì)削弱傳熱強(qiáng)化帶來(lái)的節(jié)能效果。因此,非常有必要研究高效的傳熱強(qiáng)化技術(shù),以更好地平衡傳熱強(qiáng)化與流動(dòng)功耗增加之間的矛盾關(guān)系。本文基于傳熱優(yōu)化得到的最優(yōu)速度場(chǎng),提出了基于縱向旋流的管內(nèi)單相對(duì)流傳熱強(qiáng)化技術(shù)。該技術(shù)的核心思想是通過(guò)一定的擾動(dòng)方式形成具有縱向旋流特征的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)用于管內(nèi)傳熱強(qiáng)化。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生縱向旋流的擾動(dòng)結(jié)構(gòu)或者擾動(dòng)方式。根據(jù)基于縱向旋流的管內(nèi)單相對(duì)流傳熱強(qiáng)化技術(shù),本文首先考慮利用管內(nèi)插入物擾動(dòng)流體以形成縱向旋流結(jié)構(gòu),提出了一種新型強(qiáng)化傳熱元件——渦桿,并對(duì)插有渦桿的管內(nèi)層流傳熱和流動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究。研究發(fā)現(xiàn),渦桿可以使管內(nèi)產(chǎn)生三對(duì)或者六個(gè)縱向旋流,這些旋流結(jié)構(gòu)可以充分混合管內(nèi)壁面附近和中心區(qū)域的流體,實(shí)現(xiàn)管內(nèi)傳熱強(qiáng)化。通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化,內(nèi)插渦桿傳熱強(qiáng)化管內(nèi)努塞爾特?cái)?shù)增加比率與摩擦因子增加比率的比值最大可以達(dá)到1.27。本文還對(duì)錐形片插入物的傳熱強(qiáng)化效果進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并以... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：196 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

中國(guó)歷年能源消耗量（數(shù)據(jù)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2016》[2]

動(dòng)功耗的增加，過(guò)多的流動(dòng)消耗反過(guò)來(lái)會(huì)削弱傳熱強(qiáng)化帶來(lái)的節(jié)能效果。因此，研究高效的傳熱強(qiáng)化技術(shù)以更好的平衡傳熱強(qiáng)化與流動(dòng)功耗增加之間的關(guān)系，對(duì)提高換熱設(shè)備綜合性能，減少能源消耗，緩解日趨嚴(yán)峻的能源、環(huán)境和氣候形勢(shì)具有重要意義！1.2 管內(nèi)單相對(duì)流傳熱強(qiáng)化技術(shù)研究現(xiàn)狀對(duì)于換熱器尤其是工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的管殼式換熱器而言，換熱管道是換熱器的基本單元。強(qiáng)化換熱管道內(nèi)的傳熱性能是提高換熱器綜合性能的有效方式。下文將從傳熱強(qiáng)化技術(shù)分類(lèi)和典型傳熱強(qiáng)化傳熱技術(shù)兩方面對(duì)管內(nèi)單相對(duì)流傳熱強(qiáng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹。1.2.1 傳熱強(qiáng)化技術(shù)分類(lèi)對(duì)于管內(nèi)傳熱強(qiáng)化而言，傳熱強(qiáng)化技術(shù)通�？梢苑譃槿箢�(lèi)，即：主動(dòng)傳熱強(qiáng)化技術(shù)、被動(dòng)傳熱強(qiáng)化技術(shù)和復(fù)合傳熱強(qiáng)化技術(shù)，具體如圖 1-2 所示。

熱強(qiáng)化技術(shù)換熱管一般為長(zhǎng)直圓管，與長(zhǎng)直圓管相對(duì)的常被扁管等。使用這些異形管可以獲得比長(zhǎng)直圓管更好一種典型的異型管，在緊湊式換熱器中有著廣泛的使管內(nèi)形成二次流，這些二次流可以減薄邊界層或內(nèi)傳熱強(qiáng)化。 Rahimi[7]實(shí)驗(yàn)研究了螺旋管的幾何參數(shù)如曲率、節(jié)響，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)螺旋管內(nèi)的傳們還對(duì)比了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和其他現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式可以更好地預(yù)測(cè)螺旋管內(nèi)的傳熱和流動(dòng)


本文編號(hào)：3318602