換熱器是一種在工業(yè)上常見的熱量交換設備,常見于石油、化工、鋼鐵、冶金、制冷、制藥等行業(yè)。其中以管殼式換熱器最為常見,但由于管內流體流動不充分、內壁易結垢等原因,其換熱效率并不高,影響工業(yè)生產效率。據此,目前已有很多學者對換熱管管內強化傳熱進行了研究,本文在參照相關研究的基礎上,研究了一種管內強化傳熱新措施,并通過數(shù)值模擬方法對其傳熱和阻力特性進行研究,結合綜合評價因子分析其綜合性能。主要內容和成果如下:1)根據實際投入使用中的某立式加熱器結構、工況,研究了一種在換熱管內置噴注螺旋和非連續(xù)扭帶復合作用下的強化傳熱新措施;2)從強化傳熱增強系數(shù)、阻力增強系數(shù)和綜合評價因子三方面進行分析,對其強化傳熱機理進行研究,研究表明:噴注螺旋管產生的噴注可以直接破壞傳熱邊界層,從而減小熱阻。在換熱管內壁近壁面處放置的螺旋管可以很好的擾動接近壁面處的流體,使沿管內壁直線流動的流體產生漩渦,流體在徑向方向上產生流速,這個流速方向與傳熱的方向是一致的,可以很好地強化管內流體在徑向截面上的熱量傳遞,從而促進傳熱。管內置非連續(xù)扭帶可以使管內沿軸向流動的流體產生旋轉,使其產生徑向速度,促進中心流體和近壁面處流體混... 

【文章來源】：南華大學湖南省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

管殼式換熱器Fig.1.1Thetubularheatexchanger

2圖1.1管殼式換熱器Fig.1.1Thetubularheatexchanger圖1.2管內跡線圖Fig.1.2Thetracelinechart管殼式換熱器如上圖1.1所示，兩種流體在不同流道內流動，通過內管壁面實現(xiàn)換熱，換熱時管內流體跡線如上圖1.2，但由于一些因素導致這種傳統(tǒng)換熱器的換熱效率并不高，并且換熱管內壁容易產生污垢，經常需要停工清理，極大的影響了工作效率。就此問題，國內外學者一直在探索，也對如何提高換熱器的強化傳熱效率做了很多相應的研究，一些研究表示可以采用外部附加動力源來提高其換熱能力，另一些則表示不需要提供額外動力即可實現(xiàn)對自身的強化傳熱，常見的主要措施是在管內加入擾流件[11]。通過擾流件的加入促進管內流體混合，并干預污垢的形成，達到提高傳熱效率并具有自潔的功效。1.2國內外研究現(xiàn)狀國內外大量研究學者對換熱管內置擾流件進行了研究，按照強化換熱技術的發(fā)展過程，可按照換熱領域權威學者Bergles的劃分，其認為強化傳熱技術總體可以分為四個階段[12-13]：第一代強化傳熱技術，通常把強化傳熱的決定因素認定

較少，但對于管內置螺旋線圈的研究已經很多，兩者的作用機理有一部分類似，均是因為螺旋線圈的插入會對流道近壁面處流經流體產生擾動，使其產生旋流和二次流，促進管道中心處流體向換熱壁面流動，增強中心流體和邊界層流體混合來實現(xiàn)的，可參考此類研究。研究表明，隨著內置螺旋線圈絲徑變小，由此帶來的旋流和二次流效應會變弱，當絲徑減小到一定程度時，內置螺旋線圈的作用只相當于增加換熱管內壁粗糙度。本研究采用的噴注螺旋所產生的垂直于換熱管內壁的噴注可以直接破壞或者減薄傳熱邊界層，也可以提高強化傳熱效率。圖1.3換熱管內置螺旋線圈Fig.1.3Heatexchangetubewithbuilt-inspiralcoil

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3622545