本文關(guān)鍵詞：非牛頓納米流體在螺旋隔板強(qiáng)化管換熱器殼程的傳熱與流阻特性研究

  更多相關(guān)文章： 非牛頓納米流體 螺旋隔板 翅片管 橢圓管 強(qiáng)化傳熱

【摘要】：18世紀(jì)以來,能源一直起著推動(dòng)人類和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要角色,但人類對(duì)能源日益增長(zhǎng)的、難以滿足的需求衍生出十分嚴(yán)峻的環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展問題,提高能源利用率,提升生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,已成為大勢(shì)所趨。非牛頓流體廣泛應(yīng)用在石油工業(yè)、食品工業(yè)等涉及換熱過程的行業(yè),就目前而言,大部分應(yīng)用領(lǐng)域中的非牛頓流體均有著較大粘度、低雷諾數(shù)等特點(diǎn),并帶來了傳熱難題,因此,有必要開展強(qiáng)化非牛頓流體傳熱的研究。管殼式換熱器占整個(gè)換熱器市場(chǎng)55-70%左右,國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究與改良雖已趨于成熟,卻很難發(fā)現(xiàn)有關(guān)于非牛頓流體在高效管殼式換熱器中的強(qiáng)化傳熱研究報(bào)道。本文以質(zhì)量濃度為0.2%的黃原膠(XG)的水溶液作為非牛頓流體基液,在基液中添加不同質(zhì)量的多壁碳納米管(MWCNTs)形成質(zhì)量濃度分別為0.2%、0.5%和1.0%的MWCNTs/XG納米流體,并通過流變特性測(cè)試發(fā)現(xiàn)其具有剪切稀化特性,是典型的假塑型流體,屬于非牛頓流體。通過熱導(dǎo)率測(cè)試可以判斷,MWCNTs/XG非牛頓納米流體的熱物性比基液優(yōu)異。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了基液、0.2wt%、0.5wt%和1.0wt%的MWCNTs/XG非牛頓納米流體在螺旋隔板翅片管換熱器和螺旋隔板橢圓管換熱器殼程的傳熱與流阻特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與基液相比,質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.5%和1.0%的MWCNTs/XG在翅片管換熱器殼程流動(dòng)時(shí),總傳熱系數(shù)平均提高了4.6%、13.8%和19.0%,殼程對(duì)流傳熱系數(shù)平均提高了4.7%、13.2%和24.3%,努賽爾特?cái)?shù)平均增長(zhǎng)了6.2%、13.9%和23.9%,摩擦系數(shù)平均提升了2.8%、4.5%和8.5%,而在橢圓管換熱器殼程流動(dòng)時(shí),總傳熱系數(shù)平均增大了6.0%、14.0%和22.0%,殼程對(duì)流傳熱系數(shù)平均提高了9.0%、39.1%和50.5%,努賽爾特?cái)?shù)平均增長(zhǎng)了11.0%、21.0%和35.0%,摩擦系數(shù)平均提升了7.1%、19.4%和31.2%。實(shí)驗(yàn)中所有綜合熱性能因子都大于1�；趥鳠釋�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),本文提出了MWCNTs/XG非牛頓納米流體在螺旋隔板翅片管換熱器和螺旋隔板橢圓管換熱器殼程的努賽爾特?cái)?shù)和摩擦系數(shù)擬合關(guān)系式,所有擬合值與實(shí)驗(yàn)值偏差在±10%以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：非牛頓納米流體 螺旋隔板 翅片管 橢圓管 強(qiáng)化傳熱
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符號(hào)表11-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 前言13-14
• 1.2 非牛頓納米流體的研究進(jìn)展14-18
• 1.2.1 納米流體的研究進(jìn)展14-15
• 1.2.2 非牛頓流體的研究進(jìn)展15-17
• 1.2.3 非牛頓納米流體在傳熱領(lǐng)域的研究進(jìn)展17-18
• 1.3 管殼式換熱器傳熱技術(shù)的研究進(jìn)展18-21
• 1.3.1 隔板技術(shù)的研究進(jìn)展18-20
• 1.3.2 強(qiáng)化管技術(shù)的研究進(jìn)展20-21
• 1.4 非牛頓納米流體在管殼式換熱器中的研究進(jìn)展21-22
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處22-24
• 1.5.1 本課題的研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.2 本課題的創(chuàng)新之處23-24
• 第二章 非牛頓納米流體的制備與熱物性分析24-36
• 2.1 非牛頓納米流體的制備24-25
• 2.1.1 基液的制備24
• 2.1.2 MWCNTs /XG非牛頓納米流體的制備24-25
• 2.2 非牛頓納米流體的流變特性分析25-28
• 2.3 非牛頓納米流體的粒徑、密度及穩(wěn)定性測(cè)試28-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的粒徑測(cè)試28-29
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的密度測(cè)試29-30
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的穩(wěn)定性測(cè)試30-31
• 2.4 非牛頓納米流體的熱導(dǎo)率與比熱容測(cè)試31-35
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的熱導(dǎo)率測(cè)試31-33
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的比熱容測(cè)試33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法36-48
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)36-43
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)流程36-38
• 3.1.2 換熱器結(jié)構(gòu)38-40
• 3.1.3 強(qiáng)化管結(jié)構(gòu)40-41
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)其他設(shè)備41-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法43-47
• 3.2.1 前期準(zhǔn)備43-45
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量45
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟45-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析48-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理48-54
• 4.1.1 總傳熱系數(shù)的計(jì)算48-49
• 4.1.2 螺旋隔板翅片管換熱器殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算49-51
• 4.1.3 螺旋隔板翅片管換熱器殼程努賽爾特?cái)?shù)、雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)的計(jì)算51-52
• 4.1.4 螺旋隔板橢圓管換熱器殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算52-53
• 4.1.5 螺旋隔板橢圓管換熱器殼程努賽爾特?cái)?shù)、雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)的計(jì)算53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)誤差分析54-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)熱平衡偏差54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)不確定性分析54-55
• 4.2.3 總傳熱系數(shù)不確定性分析55-57
• 4.2.4 殼程傳熱系數(shù)和努賽爾特?cái)?shù)不確定性分析57
• 4.2.5 摩擦系數(shù)不確定性分析57
• 4.2.6 螺旋隔板橢圓管換熱器殼程的努賽爾特?cái)?shù)和摩擦系數(shù)不確定性分析57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論59-77
• 5.1 螺旋隔板翅片管換熱器殼程傳熱與流阻特性研究59-68
• 5.1.1 殼程總傳熱系數(shù)與殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的研究59-61
• 5.1.2 殼程努賽爾特?cái)?shù)的研究61-62
• 5.1.3 殼程壓降與摩擦系數(shù)的研究62-63
• 5.1.4 螺旋隔板翅片管換熱器熱阻的研究63-64
• 5.1.5 非牛頓納米流體綜合熱性能因子的研究64-66
• 5.1.6 殼程的努賽爾特?cái)?shù)和摩擦系數(shù)的擬合研究66-68
• 5.2 螺旋隔板橢圓管換熱器殼程傳熱與流阻特性研究68-75
• 5.2.1 殼程總傳熱系數(shù)與殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的研究68-70
• 5.2.2 殼程努賽爾特?cái)?shù)的研究70-71
• 5.2.3 殼程摩擦系數(shù)的研究71
• 5.2.4 螺旋隔板橢圓管換熱器熱阻的研究71-72
• 5.2.5 非牛頓納米流體綜合熱性能因子的研究72-73
• 5.2.6 殼程努賽爾特?cái)?shù)和摩擦系數(shù)的擬合研究73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-88
• 附件88

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