本文關鍵詞：組合轉子強化管流體流動特性及強化傳熱研究

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【摘要】：現如今中國的能源供應日益緊張,經濟社會發(fā)展又使得能源需求不斷地增長,這加劇了我國的能源危機現狀,因此加快能源結構調整,大力推廣清潔能源迫在眉睫。在不改變能源消費種類的情況下,提高能源利用效率就變得尤為重要。管殼式換熱器是化工生產中的高耗能設備,提高其傳熱效率,強化傳熱,是提高能源利用率的重要環(huán)節(jié)。針對管殼式換熱器強化傳熱問題,已有多種技術得到了應用,包括各種強化管和管內插件,組合轉子強化傳熱技術就是其中的一種。本文針對組合轉子的流動及強化傳熱問題繼續(xù)深入地開展研究。首先,設計搭建組合轉子實驗裝置,通過示蹤粒子圖像測速的方法來研究湍流工況條件下光管和組合轉子強化管內的流場分布。實驗結果表明,相比于光管,組合轉子改變了管內的速度場分布,流體在流經組合轉子后整體呈現旋流狀,同時組合轉子提高了管內的湍動能,因而從流場的角度揭示了組合轉子強化傳熱機理。然后,在組合轉子強化傳熱綜合性能實驗臺上,開展螺旋兩葉片轉子外徑大小不同的組合在70%甘油水溶液下的強化傳熱實驗。實驗中將外徑22mm轉子與外徑19mm轉子以不同的比例方式進行組合。實驗結果表明,2：1相間排列方案的綜合強化換熱效果最好,從而確定了最優(yōu)的轉子組合方案。最后,使用有限元分析軟件Fluent對螺旋兩葉片轉子和低流阻轉子在管內引起的流場及溫度場分布情況進行了數值模擬。模擬結果表明,轉子所在的管程流體以螺旋線的型式向前流過,并且當管內放置轉子后熱量傳遞地更好,在同樣的軸向位置,冷流體溫度更高；在轉子之后的區(qū)域內,軸向速度和湍動能逐步地衰減。
【關鍵詞】：組合轉子 粒子圖像測速 強化傳熱 流場 湍動能
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符號說明14-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 課題來源16
• 1.2 研究背景16-17
• 1.3 強化傳熱基礎17-19
• 1.3.1 傳熱基本方式17
• 1.3.2 強化對流傳熱分析17-19
• 1.4 強化傳熱技術研究進展19-25
• 1.4.1 強化換熱管19-22
• 1.4.2 內插件22-25
• 1.5 粒子圖像測速技術(PIV)25-29
• 1.5.1 PIV簡介25-26
• 1.5.2 PIV技術特點26
• 1.5.3 PIV系統(tǒng)組成26-27
• 1.5.4 PIV工作原理27-28
• 1.5.5 PIV技術的應用狀況28-29
• 1.6 本文研究意義及內容29-32
• 第二章 組合轉子的PIV實驗研究32-50
• 2.1 實驗裝置32-35
• 2.1.1 循環(huán)回路裝置32-33
• 2.1.2 組合轉子33-34
• 2.1.3 PIV測試系統(tǒng)34-35
• 2.2 實驗步驟35-36
• 2.3 實驗參數的選擇36-37
• 2.4 實驗結果與討論37-47
• 2.4.1 螺旋兩葉片轉子與光管的對比37-41
• 2.4.2 螺旋三葉片轉子與螺旋兩葉片轉子的對比41-45
• 2.4.3 螺旋兩葉片轉子的作用范圍45-47
• 2.5 本章小結47-50
• 第三章 組合轉子的強化傳熱特性實驗研究50-64
• 3.1 實驗裝置50-51
• 3.2 實驗步驟51-52
• 3.3 實驗數據處理52-54
• 3.4 光管驗證54-55
• 3.4.1 傳熱性能驗證54-55
• 3.4.2 阻力性能驗證55
• 3.5 實驗結果與討論55-62
• 3.5.1 相同比例對比56-59
• 3.5.2 不同比例對比59-62
• 3.6 本章小結62-64
• 第四章 組合轉子的強化傳熱特性數值模擬64-76
• 4.1 數值模擬基本過程64-65
• 4.2 計算模型建立65-67
• 4.2.1 幾何模型65-67
• 4.2.2 計算模型67
• 4.3 模擬結果驗證67-69
• 4.4 模擬結果及分析69-74
• 4.4.1 光管69-70
• 4.4.2 螺旋兩葉片轉子70-72
• 4.4.3 低流阻轉子72-74
• 4.5 本章小結74-76
• 第五章 結論與展望76-78
• 5.1 結論76-77
• 5.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 研究成果及發(fā)表的學術論文84-86
• 作者和導師簡介86-87
• 附件87-88

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 王志強;胡駿;;多級軸流壓氣機轉子通道流場的PIV測量[J];航空動力學報;2012年01期

2 徐文淵;靜態(tài)混合器的特性和在污水處理中的應用[J];石油與天然氣化工;1991年03期

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本文編號：834866