凝汽器强化传热的数值模拟与实验研究
随着人类文明的发展，世界各国对于能源的需求量和消耗量不断增长，中国作为世界上最大的发展中国家，庞大的人口基数和迅猛的经济发展态势都决定了其对能源的高度依赖。然而，上世纪末、本世纪初的粗放式经济发展在造成大量能源消耗和浪费的同时也带来了严重的环境污染，国内大中城市均不同程度地出现了可入肺颗粒物(PM2.5)超标的情况，中国正面临着能源与环境安全的双重压力，节能减排成为解决这一问题的根本出路。换热器作为工业上大量使用的热交换设备，提高其换热效率，可以有效地实现工业节能。
本文对强化传热技术的发展、分类和工业化应用进行了阐述，并着重针对一种应用于换热器管程强化传热的内插件结构——“洁能芯”组合转子进行了数值模拟和实验研究。首先，本文采用有限元软件FLUENT对装有转子串的换热管进行了建模，对于其强化传热和流体流动情况进行了数值模拟研究，将数值结果同在强化传热综合实验台上得到的结果进行了对比，确认了模拟方法的准确性，并通过对装有不同结构转子换热管内部的速度场云图、温度场云图和湍流强度云图的定性分析，以及努赛尔数、阻力系数和PEC随雷诺数变化关系的定量比较，对转子结构进行了改进和优化。接着，在强化传热综合性能实验台上，分别对几种不同结构的转子分散成短转子串间隔穿装于换热管内进行了实验研究，对其在管内引起的努赛尔数和阻力系数进行了比较，并采用综合评价指标——PEC对这两个影响因素同时进行了考虑，确定了适宜于间隔穿装使用的转子结构。最后，编写UDF函数并导入FLUENT软件，对转子串安装于凝汽器中、壳程流体为饱和蒸汽的工况条件进行了数值模拟，并对凝汽器中分区域安装具有不同强化传热效果的转子进行了初步的数值模拟分析。
凝汽器;强化传热;转子换热管;湍流强度云图;阻力特性
北京化工大学
硕士
化工过程机械
关昌峰
2013
中文
TK264.11;TK124
115
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）