發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 23:07

　　 管殼式換熱器在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,利用強(qiáng)化傳熱技術(shù),能提高能源利用效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文針對(duì)被動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù),研究湍流狀態(tài)下強(qiáng)化傳熱管內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)與強(qiáng)化傳熱機(jī)理。本文利用Fluent軟件對(duì)內(nèi)置渦桿的強(qiáng)化傳熱管和螺旋波紋管進(jìn)行數(shù)值模擬研究,數(shù)值模擬采用大渦模擬方法(LES),分析流場(chǎng)中速度、溫度、渦量等參數(shù),結(jié)果表明,渦桿的擾動(dòng)作用使流體速度增大,流體以高流速?zèng)_刷壁面,邊界層厚度減小,流場(chǎng)中產(chǎn)生了三對(duì)縱向渦,核心區(qū)的低溫流體與近壁區(qū)的高溫流體混合,核心區(qū)溫度逐漸升高并保持均勻,有利于強(qiáng)化傳熱。螺旋波紋管中有較強(qiáng)的旋流產(chǎn)生,低溫流體被引向壁面,近壁區(qū)域的溫度梯度增大,低溫流體與高溫流體混合,核心區(qū)域流體溫度逐漸升高且分布更加均勻。與內(nèi)置渦桿結(jié)構(gòu)相比,螺旋波紋管內(nèi)有大量渦旋產(chǎn)生,渦量大而且渦旋分布廣,流體產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)與混合,具有更好的傳熱效果。用本征正交分解(POD)提取流場(chǎng)中的擬序結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,渦旋和局部高速區(qū)域的產(chǎn)生是流場(chǎng)中最重要的結(jié)構(gòu)特征。對(duì)渦桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,加強(qiáng)對(duì)渦桿流場(chǎng)的擾動(dòng),使流場(chǎng)中產(chǎn)生更多的渦旋,優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)能有效提高傳熱效果。對(duì)不同強(qiáng)化傳熱管進(jìn)行強(qiáng)化傳熱性能分析,可以看出螺旋波紋管強(qiáng)化傳熱的同時(shí)產(chǎn)生的阻力不會(huì)太大,是一種良好的強(qiáng)化傳熱管結(jié)構(gòu)。粒子圖像測(cè)速技術(shù)(PIV)主要用于對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行初步探究,并為數(shù)值模擬的方法提供驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)置渦桿的強(qiáng)化傳熱管和螺旋波紋管內(nèi)的速度分布,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果比較吻合,流場(chǎng)中有渦旋形成。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK172
【部分圖文】：

管殼式換熱器示意圖

裝有三角形肋片的加熱器[13]

十字中空扭帶幾何結(jié)構(gòu)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2882764